题目内容

16．由几种离子化合物组成的混合物，含有以下离子中的若干种：K+、Cl-、NH4+、Mg2+、CO32-、Ba2+、SO42-．将该混合物溶于水后得澄清溶液，现取3份100mL该溶液分别进行如下实验：
实验序号实验内容实验结果
1加AgNO3溶液有白色沉淀生成
2加足量NaOH溶液并加热收集到气体1.12L（已折算成标准状况下的体积）
3加足量BaCl2溶液，反应后进行过滤、洗涤、干燥、称量；再向沉淀中加足量稀盐酸，然后干燥、称量第一次称量读数为6.27g，第二次称量读数为2.33g
试回答下列问题：
（1）根据实验1～3判断混合物中一定不存在的离子是Mg2+、Ba2+；
（2）写出实验3中的空格处的实验操作过滤、洗涤；
（3）根据实验对Cl-是否存在的判断是不能确定（填“一定存在”、“一定不存在”或“不能确定”）；
（4）溶液中K+是否存在？一定存在（填“一定存在”、“一定不存在”或“不能确定”）；若“一定存在”，则K+物质的量浓度的范围＞0.1 mol•L-1（若“一定不存在”或“不能确定”不填此空）．

分析 因碳酸银、硫酸银、氯化银都是白色沉淀，因此实验1对确定是否含有氯离子不能确定；利用实验2可知含有铵离子，利用实验3可知沉淀一定是碳酸钡和硫酸钡，即溶液中一定含有CO32-、SO42-，则溶液中一定不含Ba2+、Mg2+；碳酸钡可溶于盐酸，硫酸钡不溶于盐酸，因此加入盐酸后剩余2.33g固体为BaSO4，利用硫、碳守恒即可求算出溶液中c（SO42-）、（CO32-）的物质的量浓度，加足量NaOH溶液并加热，产生气体是氨气，溶液中肯定存在的离子是NH4+、CO32-和SO42-，经计算，NH4+的物质的量为0.05 mol，CO32-、SO42-的物质的量分别为0.02 mol和0.01 mol，根据电荷守恒得K+一定存在．

解答 解：（1）碳酸银、硫酸银、氯化银都是白色沉淀，因此实验1得到沉淀无法确定是氯化银，故实验1对Cl-是否存在的判断是：不能确定；利用实验2可知含有铵离子，利用实验3可知沉淀一定是碳酸钡和硫酸钡，即溶液中一定含有CO32-、SO42-，碳酸钡、碳酸镁、硫酸钡等都是不溶于水的沉淀，故可判知溶液一定不存在的离子是：Ba2+、Mg2+，故答案为：Ba2+、Mg2+；
（2）加足量BaCl2 溶液，对所得沉淀进行过滤、洗涤、干燥、称量，得到的4.66是碳酸钡和硫酸钡，再向沉淀中加足量稀盐酸，然后干燥、称量，得到的是硫酸钡，故答案为：过滤、洗涤；
（3）结合（1）（2）中分析可知溶液中一定含有的阴离子为CO32-、SO42-，由碳酸钡可溶于盐酸，硫酸钡不溶于盐酸可推知加入盐酸后剩余2.33g固体为BaSO4，利用硫守恒可知溶液中n（SO42-）=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，c（SO42-）=$\frac{0.01mol}{0.1L}$=0.1mol/L；6.27g固体中碳酸钡的质量为6.27g-2.33g=3.94g，利用碳守恒可知溶液中n（CO32-）=$\frac{3.94g}{197g/mol}$=0.02mol，c（CO32-）=$\frac{0.02mol}{0.1L}$=0.2mol/L，溶液中肯定存在的离子是NH4+、CO32-和SO42-，经计算，NH4+的物质的量为$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05 mol，利用（2）中分析、计算可知CO32-、SO42-的物质的量分别为0.02 mol和0.01 mol，根据电荷守恒，n（正电荷）=n（NH4+）=0.05mol，n（负电荷）=2n（CO32-）+2n（SO42-）=0.06mol，钾离子一定存在，氯离子无法判断是否存在，故答案为：不能确定；
（4）溶液中肯定存在的离子是NH4+、CO32-和SO42-，经计算，NH4+的物质的量为$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05 mol，利用（2）中分析、计算可知CO32-、SO42-的物质的量分别为0.02 mol和0.01 mol，根据电荷守恒，n（正电荷）=n（NH4+）=0.05mol，n（负电荷）=2n（CO32-）+2n（SO42-）=0.06mol，钾离子一定存在，最小浓度是0.1 mol•L-1，
故答案为：一定存在；＞0.1 mol•L-1．

点评 本题考查离子检验，解答时需结合定量计算，思维容量大，方法灵活，值得研究该类试题的解法与命题意境．

练习册系列答案
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11．沉淀溶解平衡在在生活生产中有着重要应用．
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①在提纯时为了除去Fe2+，常加入合适氧化剂，使Fe2+氧化为Fe3+，下列物质最好选用的是B．
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②然后再加入适当物质调整溶液至pH=4，使Fe3+转化为Fe（OH）3，调整溶液pH可选用下列中的CD．
A．NaOH  B．NH3•H2O     C．CuO  D．Cu（OH）2
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1．人们常用原子结构示意图表示原子的核外电子排布．请依次画出氧原子、镁原子的原子结构示意图：、
（1）氧原子易电子得（填：得或失），表现为具有较强的氧化性性（填：氧化或还原）．
（2）写出氧元素与镁元素形成化合物的化学式MgO．
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8．（1）标况下5.6L的CO2质量为11g，其中含有0.25NA个分子，含有0.75NA个原子；
（2）现有M、N两种气态化合物，其摩尔质量之比为2：1，试回答下列问题：
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5．在Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CuSO4+SO2↑+2H2O反应中
①Cu 元素被氧化，硫酸 是氧化剂．
②用双线桥标出该反应电子转移的方向和数目．
Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O
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14．碳和碳的化合物在生产、生活中有重要作用，甲醇水蒸气重整制氢系统可能发生下列三个反应：
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③CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H3
回答下列问题：
（1）△H3=-41.8 kJ/mol；
（2）以CO、H2为原料合成甲醇的反应为：CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）．在体积均为2L的三个恒容密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，分别都充入1molCO和2molH2，三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变．图1为三个容器中的反应均进行到5min时H2的体积分数示意图，其中有一个容器反应一定达到平衡状态．CO的平衡转化率在不同压强下随温度的变化如图2所示．

①0～5min时间内容器II中用CH3OH表示的反应速率为0.0875mol/（L•min）．
②三个容器中一定达到平衡状态的是容器II．
③平衡常数最大的是容器I．
④工业实际合成CH3OH生产中，常用图中M点而不是N点对应的反应条件，运用化学反应速率和平衡知识，同时考虑生产实际，说明选择该反应条件的理由：相对于N点而言，采用M点，温度在500-600K之间，温度较高，反应速率较快，氢气的平衡转化率也较高，压强为常压对设备要求不高．
（3）甲醇使用不当会造成其对水质的污染，用电化学可消除这种污染，其原理是电解CoSO4、稀硫酸和CH3OH混合溶液，将Co2+氧化成Co3+，Co3+再将CH3OH氧化成CO2．
①电解时，阳极的电极反应式为Co2+-e-═Co3+；
②Co3+氧化CH3OH的离子方程式为6Co3++CH3OH+H2O═CO2↑+6Co2++6 H+．
（4）控制反应条件，反应①中的产物也可以用来合成甲醇和二甲醚，其中合成二甲醚的化学方程式为3H2（g）+3CO（g）═CH3OCH3（g）+CO2（g），对于气相反应，用某组分（B）的平衡分压（PB）代替物质的量浓度（cB）也可以表示平衡常数（记作KP），水煤气合成二甲醚的反应的平衡常数表达式为KP=$\frac{p（C{H}_{3}OC{H}_{3}）p（C{O}_{2}）}{{p}^{3}（{H}_{2}）{p}^{3}（CO）}$．

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