Question

1．今有一混合物的水溶液，只可能含有以下离子中的若干种：K⁺、NH₄⁺、Cl^-、Ca²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，现取三份100mL溶液进行如下实验：
第一份加入AgNO₃溶液有沉淀产生；
第二份加入足量NaOH溶液加热后，收集到0.08mol气体；
第三份加入足量BaCl₂溶液后，得到干燥沉淀12.54g，经足量的盐酸洗涤、干燥后，沉淀质量为4.66g．
根据上述实验，回答以下问题：
（1）由第一份进行的实验推断该混合物是否一定含有Cl^-否，
（2）由第二份进行的实验可知混合物中应含NH₄⁺离子，其物质的量浓度为0.8 mol/L．
（3）由第三份进行的实验可知12.54g 沉淀的成份为BaCO₃ BaSO₄．
（4）综合上述实验，你认为以下结论正确的是A
A．该混合物中一定含有K⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，可能含有Cl^-，且n（K⁺）≥0.04mol
B．该混合物中一定含有NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，可能含有Ca²⁺、K⁺、Cl^-
C．该混合物中一定含有NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，可能含有K⁺、Cl^-
D．该混合物中一定含有NH₄⁺、SO₄^2-，可能含有Ca²⁺、K⁺、Cl^-．

Answer 1

分析 根据题意分析，第一份溶液加入AgNO₃溶液有沉淀产生，推得可能含有Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-．
第二份溶液加足量NaOH溶液加热后收集到0.08mol气体，推得一定含有NH₄⁺，而且NH₄⁺为0.08mol；
第三份加入足量BaCl₂ 溶液后，得到干燥沉淀12.54g，经足量的盐酸洗涤、干燥后，沉淀质量为4.66g，说明沉淀为BaCO₃、BaSO₄，BaSO₄难溶于酸，则4.66g为BaSO₄的质量，其物质的量为$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol，BaCO₃的质量为12.54g-4.66g=7.88g，其物质的量为$\frac{7.88g}{197g/mol}$=0.04mol，则经过计算、推得一定存在CO₃^2-、SO₄^2-，一定不存在Ca²⁺、Ba²⁺；根据溶液中阴阳离子的电荷守恒，即可推出K⁺一定存在．

解答 解：第一份溶液加入AgNO₃溶液有沉淀产生，推得可能含有Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-．
第二份溶液加足量NaOH溶液加热后收集到0.08mol气体，推得一定含有NH₄⁺，一定不存在Mg²⁺，而且NH₄⁺为0.08mol；
第三份加入足量BaCl₂ 溶液后，得到干燥沉淀12.54g，经足量的盐酸洗涤、干燥后，沉淀质量为4.66g，说明沉淀为BaCO₃、BaSO₄，BaSO₄难溶于酸，则4.66g为BaSO₄的质量，其物质的量为$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol，BaCO₃的质量为12.54g-4.66g=7.88g，其物质的量为$\frac{7.88g}{197g/mol}$=0.04mol，则经过计算、推得一定存在CO₃^2-、SO₄^2-，一定不存在Ca²⁺、Ba²⁺；由上述分析可得，溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺，一定不存在Ca²⁺、Ba²⁺．而CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺物质的量分别为0.04mol、0.02mol、0.08mol，CO₃^2-、SO₄^2-所带负电荷总共为0.04mol×2+0.02mol×2=0.12mol，NH₄⁺所带正电荷为0.08mol，根据溶液中电荷守恒，可知K⁺一定存在，可能含有Cl^-；
（1）由第一份进行的实验推得可能含有Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-，不一定含有Cl^-，故答案为：否；
（2）由第二份进行的实验可知混合物中应含NH₄⁺离子，其物质的量浓度为c=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.08mol}{0.1L}$=0.8mol/L；
故答案为：NH₄⁺；0.8 mol/L；
（3）由第三份进行的实验可知12.54g 沉淀的成份为BaCO₃ BaSO₄；故答案为：BaCO₃ BaSO₄；．
（4）A．该混合物中一定含有K⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，可能含有Cl^-，且n（K+）≥0.04mol，故A正确；
B．该混合物中一定含有NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，一定不含有Ca²⁺，故B错误；
C．该混合物中一定含有NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，一定含有K⁺，可能含有Cl^-，故C错误；
D．该混合物中一定含有NH₄⁺、SO₄^2-，一定不含有Ca²⁺，一定含有K⁺，可能含有Cl^-，故D错误．
故答案为：A．

点评 本题考查离子的检验，采用定性实验和定量计算分析相结合的模式，增大了解题难度，同时涉及离子共存、离子反应等都是解题需注意的信息，尤其是K⁺的确定易出现失误，题目难度中等．