Question

5．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⁺、Ca²⁺、Ba²⁺、Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-．现取三份各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，收集到气体0.04mol；
第三份加入足量BaCl₂ 溶液后，得沉淀6.27g，经足量盐酸洗涤后剩余沉淀质量为2.33g．
根据上述实验，以下推测正确的是（　　）

• A． K⁺一定存在，且c（K⁺）≥0.02mol•L^-1
• B． 100mL溶液中含CO₃^2-0.0lmol
• C． K⁺不一定存在
• D． Cl^-一定存在

Answer 1

分析 Ca²⁺、Ba²⁺和SO₄^2-可发生离子反应生成沉淀，不能共存；Ca²⁺、Ba²⁺和CO₃^2-可发生离子反应生成沉淀，不能共存．
第一份加入AgNO₃溶液有沉淀产生，可能发生Cl^-+Ag⁺═AgCl↓、CO₃^2-+2Ag⁺═Ag₂CO₃↓、SO₄^2-+2Ag⁺═Ag₂SO₄↓，所以可能含有Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-．
第二份加足量NaOH溶液加热后，收集到气体0.04mol，能和NaOH溶液加热产生气体的只能是NH₄⁺，而没有沉淀产生说明一定不存在Mg²⁺．故可确定一定含有NH₄⁺，一定不存在Mg²⁺．根据反应NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O，产生NH₃为0.04mol，可得NH₄⁺也为0.04mol．
第三份加足量BaCl₂溶液后，得干燥沉淀6.27g，经足量盐酸洗涤．干燥后，沉淀质量为2.33g．部分沉淀溶于盐酸为BaCO₃，部分沉淀不溶于盐酸为BaSO₄，发生反应CO₃^2-+Ba²⁺═BaCO₃↓、SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓，
因为BaCO₃+2HCl═BaCl₂+CO₂↑+H₂O而使BaCO₃溶解．因此溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-，一定不存在Ca²⁺、Ba²⁺．
由条件可知BaSO₄为2.33g，物质的量为$\frac{2.33g}{233g/mol}$═0.01mol，
BaCO₃为6.27g-2.33g═3.94g，物质的量为$\frac{3.94g}{197g/mol}$═0.02mol，
则CO₃^2-物质的量为0.02mol，CO₃^2-物质的量浓度为$\frac{0.02mol}{0.1L}$═0.2mol/L，
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⁺，结合电荷守恒解答该题．

解答 解：由以上分析可知溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺，一定不存在Mg²⁺、Ba²⁺，不能确定是否存在K⁺、Cl^-，
A．CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺物质的量分别为0.02mol、0.01mol、0.04mol，CO₃^2-、SO₄^2-所带负电荷分别为0.02mol×2、0.01mol×2，共0.06mol，NH₄⁺所带正电荷为0.04mol，根据溶液中电荷守恒，可知K⁺一定存在，且c（K⁺）≥$\frac{0.06mol-0.04mol}{0.1L}$=0.02mol•L^-1，故A正确；
B．由上述分析可得，CO₃^2-物质的量为0.02mol，故B错误；
C．由选项A可知，K⁺一定存在，故C错误；
D．CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺物质的量分别为0.02mol、0.01mol、0.04mol，CO₃^2-、SO₄^2-所带负电荷分别为0.02mol×2、0.01mol×2，共0.06mol，NH₄⁺所带正电荷为0.04mol，根据溶液中电荷守恒，可知K⁺一定存在，且K⁺物质的量≥0.02mol，当K⁺物质的量＞0.02mol时，溶液中还存在Cl^-，即不一定存在Cl^-，故D错误；
故选A．

点评 本题考查常见离子的推断，为高频考点，把握离子反应、物质的量计算、电荷守恒为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，注意钾离子的确定方法，题目难度不大．