Question

某无色溶液含有K⁺、Ag⁺、Ba²⁺、Al³⁺、AlO₂^-、CO₃^2-、SO₄^2-等离子中的两种或多种．取100mL该溶液进行如下实验：
①加入过量盐酸，收集到标准状况下的气体2.24L，并得到溶液．
②在①所得溶液中再加入过量的碳酸氢铵溶液，有气体生成，同时析出白色沉淀甲，沉淀经过滤、洗涤、灼烧，质量为10.2g．
③在②所得溶液中加入过量浓Ba（OH）₂溶液，也有气体生成，同时析出白色沉淀乙．
根据上述实验回答下列问题：
（1）②中发生反应的离子方程式有

 

．
（2）溶液中一定不存在的离子是

 

．
（3）根据分析某种离子不能肯定是否存在．该离子为

 

，取一定量沉淀乙加入足量盐酸，沉淀部分溶解，则一定存在的阳离子的浓度为

 

mol?L^-1．

Answer 1

考点：物质的检验和鉴别的实验方案设计

专题：物质检验鉴别题

分析：无色溶液含有K⁺、Ag⁺、Ba²⁺、Al³⁺、AlO₂^-、CO₃^2-、SO₄^2-等离子中的两种或多种，
①加入过量盐酸，收集到标准状况下的气体2.24L，并得到溶液，气体为二氧化碳，其物质的量为

2.24L

22.4L/mol

=0.1mol，一定含CO₃^2-，则不存在Ag⁺、Ba²⁺、Al³⁺；
②在①所得溶液中再加入过量的碳酸氢铵溶液，有气体生成，同时析出白色沉淀甲，甲为氢氧化铝，则溶液中含AlO₂^-，沉淀经过滤、洗涤、灼烧，得到氧化铝的质量为10.2g，其物质的量为

10.2g

102g/mol

=0.1mol，则AlO₂^-的物质的量为0.2mol；
③在②所得溶液中加入过量浓Ba（OH）₂溶液，因过量的碳酸氢铵溶液与Ba（OH）₂反应，也有气体生成，同时析出白色沉淀乙，则气体为氨气，白色沉淀有碳酸钡，结合溶液为电荷守恒分析．

解答： 解：无色溶液含有K⁺、Ag⁺、Ba²⁺、Al³⁺、AlO₂^-、CO₃^2-、SO₄^2-等离子中的两种或多种，
①加入过量盐酸，收集到标准状况下的气体2.24L，并得到溶液，气体为二氧化碳，其物质的量为

2.24L

22.4L/mol

=0.1mol，一定含CO₃^2-，则不存在Ag⁺、Ba²⁺、Al³⁺；
②在①所得溶液中再加入过量的碳酸氢铵溶液，有气体生成，同时析出白色沉淀甲，甲为氢氧化铝，则溶液中含AlO₂^-，沉淀经过滤、洗涤、灼烧，得到氧化铝的质量为10.2g，其物质的量为

10.2g

102g/mol

=0.1mol，则AlO₂^-的物质的量为0.2mol；
③在②所得溶液中加入过量浓Ba（OH）₂溶液，因过量的碳酸氢铵溶液与Ba（OH）₂反应，也有气体生成，同时析出白色沉淀乙，则气体为氨气，白色沉淀有碳酸钡，
（1）②中发生反应的离子方程式有HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O、3HCO₃^-+Al³⁺=Al（OH）₃↓+3CO₂↑，
故答案为：HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O、3HCO₃^-+Al³⁺=Al（OH）₃↓+3CO₂↑；
（2）由上述分析可知，一定不存在的离子是Ag⁺、Ba²⁺、Al³⁺，故答案为：Ag⁺、Ba²⁺、Al³⁺；
（3）溶液为电中性，一定存在阴离子为AlO₂^-、CO₃^2-，一定有阳离子为K⁺，由电荷守恒可知其浓度为

(0.2×1+0.1×2)mol

0.1L

=4mol/L，不能确定是否含SO₄^2-，若取一定量沉淀乙加入足量盐酸，沉淀部分溶解，则含硫酸钡沉淀，原溶液中可存在SO₄^2-，则一定存在的阳离子的浓度为＞4mol/L，故答案为：SO₄^2-；＞4．

点评：本题考查物质的鉴别和检验，为高频考点，把握实验中的现象、发生的反应及现象与结论的关系为解答的关键，侧重分析能力、计算能力与推断能力的综合考查，题目难度较大．