Question

3．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0.8mol/L．
（3）由第三份进行的实验可知12.54g 沉淀的成份为BaCO₃、BaSO₄．请计算形成该沉淀的原混合物中各离子的物质的量n（CO₃^2-）=0.04mol、n（SO₄^2-）=0.02mol．
（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 ①加入AgNO₃溶液有沉淀产生，说明溶液中可能存在Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-；
②0.08mol气体为氨气，溶液中一定含有NH₄⁺，并且物质的量为0.08mol；
③4.66g沉淀为硫酸钡，12.54g沉淀为硫酸钡和碳酸钡的混合物；
再根据电荷守恒，得出一定存在钾离子，据此进行解答．

解答 解：①第一份加入AgNO₃溶液有沉淀产生，与AgNO₃溶液有沉淀产生的离子有：Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-；
②加足量NaOH溶液加热产生气体，气体是氨气，故一定有铵离子0.04mol，溶液中一定含有NH₄⁺，并且物质的量为0.04mol；
③不溶于盐酸的4.66g为硫酸钡，物质的量为：$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol；12.54g沉淀是硫酸钡和碳酸钡，碳酸钡质量为12.54g-4.66g=7.88g，碳酸钡的物质的量为：$\frac{7.88g}{197g/mol}$=0.04mol，故原溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-，则一定没有Mg²⁺、Ba²⁺；
再根据电荷守恒，正电荷为：n（+）=n（NH₄⁺）=0.08mol；c（-）=2c（CO₃^2-）+2c（SO₄^2-）=0.12mol，正电荷总物质的量大于负电荷，故原溶液中一定有K⁺，至少为0.04mol；
综合以上可以得出，一定存在的离子有：NH₄⁺、K⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，一定没有的离子Mg²⁺、Ba²⁺，可能存在Cl^-；
（1）由第一份进行的实验推断该混合物是否一定含有Cl^-，不能，因为生成碳酸银和硫酸银也有白色沉淀，故答案为：否；
（2）由第二份进行的实验可知混合物中应含NH₄⁺，其物质的量为0.08mol，浓度为0.08mol÷0.1L=0.8 mol/L；
（3）不溶于盐酸的4.66g为硫酸钡，物质的量为：$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol，可知溶液里n（SO₄^2-）=0.02mol；12.54g沉淀是硫酸钡和碳酸钡，碳酸钡质量为12.54g-4.66g=7.88g，碳酸钡的物质的量为：$\frac{7.88g}{197g/mol}$=0.04mol，可知溶液里n （CO₃^2-）=0.04mol，故答案为：BaCO₃、BaSO₄；n （CO₃^2-）=0.04mol、n（SO₄^2-）=0.02mol；
（4）结合分析可知原溶液里一定存在的离子有：NH₄⁺、K⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，一定没有的离子Mg²⁺、Ba²⁺，可能存在Cl^-，再根据电荷守恒，正电荷为：n（+）=n（NH₄⁺）=0.08mol；c（-）=2c（CO₃^2-）+2c（SO₄^2-）=0.12mol，正电荷总物质的量大于负电荷，故原溶液中一定有K⁺，至少为0.04mol，选项A正确，故答案为：A．

点评 本题考查常见阴、阳离子的检验方法，题目难度中等，注意掌握常见离子的化学性质及检验方法，本题中根据电荷守恒判断钾离子的存在为易错点，做题时需要细致分析．