Question

有一混合物水溶液，可能含有以下离子中的若干种：K⁺、NH₄⁺、Cl^-、Mg²⁺、Fe³⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，现各取100mL溶液三份进行实验．
①向第一份加入AgNO₃溶液，有白色沉淀产生；
②向第二份加入足量NaOH溶液后加热，收集气体0.896L（标准状况）；
③向第三份加入足量的BaCl₂溶液，得到沉淀6.27g，沉淀经足量盐酸洗涤后，剩余2.33g．
试回答下列问题：
（1）肯定存在的离子有

 

，肯定不存在的离子有

 

．
（2）可能存在的离子是

 

，为确定该离子是否存在，可取少许原溶液，然后

 

（填实验操作、现象、结论）．
（3）若第（2）问中可能存在的离子不存在，请分别确定肯定存在的离子在原溶液中各自的物质的量浓度

 

．

Answer 1

考点：常见阴离子的检验,常见阳离子的检验

专题：

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-；
②向第二份加入足量NaOH溶液后加热，收集到标况下的气体0.896L，气体的物质的量为0.04mol，该气体为氨气，溶液中一定含有NH₄⁺，并且物质的量为0.04mol；
③2.33g沉淀为硫酸钡，6.27g沉淀为硫酸钡和碳酸钡的混合物，据此可以计算出碳酸钡的质量，
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：

0.896L

22.4L/mol

=0.04mol；
③不溶于盐酸的2.33g为硫酸钡，物质的量为：

2.33g

233g/mol

=0.01mol；6.27g沉淀是硫酸钡和碳酸钡，碳酸钡质量为6.27g-2.33g=3.94g，碳酸钡的物质的量为：

3.94g

197g/mol

=0.02mol，故原溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-，则一定没有Mg²⁺、Fe³⁺； 
再根据电荷守恒，正电荷为：n（+）=n（NH₄⁺）=0.04mol；c（-）=2c（CO₃^2-）+2c（SO₄^2-）=0.06mol，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0.02mol；
（1）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⁺、Fe³⁺，可能存在Cl^-；
故答案为：K⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-；Mg²⁺、Fe³⁺；
（2）可能存在Cl^-，需要使硝酸银溶液检验氯离子，操作方法为：另取少量的原溶液，先加入过量硝酸钡溶液，过滤后加入硝酸酸化，然后加入硝酸银溶液，若生成白色沉淀，则原溶液中含有氯离子，否则不含有氯离子，
故答案为：Cl^-；然后 加入硝酸钡溶液，产生沉淀，过滤，向滤液中加入硝酸和硝酸银溶液，如能产生沉淀，则证明有氯离子；
（3）根据分析可知，铵根离子的物质的量为0.04mol，浓度为：c（NH₄⁺）=

0.04mol

0.1L

=0.4mol/L；
碳酸根离子浓度为：c（CO₃^2-）=

0.02mol

0.1L

=0.2 mol/L；
硫酸根离子浓度为：c（SO₄^2-）=

0.01mol

0.1L

=0.1 mol/L；
根据电荷守恒，溶液中钾离子的物质的量为0.02mol，浓度为：c（K⁺）=

0.02mol

0.1L

=0.2mol/L
故答案为：c（NH₄⁺）=0.4mol/L、c（CO₃^2-）=0.2 mol/L、c（SO₄^2-）=0.1 mol/L、c（K⁺）=0.2mol/L．

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，试题有利于培养学生的分析、理解能力．