Question

（分）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⁺、C1^—、NH₄⁺、Mg²⁺、CO₃^2-、Ba²⁺、SO₄^2—。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BaC12溶液时，对所得沉淀进行洗涤、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对C1^—是否存在的判断是                （填“一定存在”、“一定不存在”或“不能确定”）；根据实验1—3判断混合物中一定不存在的离子是                            。

   （2）试确定溶液中一定存在的阴离子及其物质的量浓度（可不填满）：

阴离子符号	物质的量浓度（mol·L—1）

   （3）试确定K⁺是否存在？                ，判断的理由是                            

                                                     。

Answer 1

（1）不能确定，Ba²⁺、Mg²⁺

   （2）

阴离子符号	物质的量浓度（mol·L—1）
SO42-	0.1
CO32-	0.2

（3）存在，溶液中肯定存在离子是NH₄⁺、CO₃^2-和SO₄^2-。经计算，NH₄⁺的物质量为0.05mol，CO₃^2-、

SO₄^2-的物质的量分别为0.02mol和0.01mol，根据电荷守恒，得K⁺一定存在。

解析:

本题非常成功的地方是将传统的离子共存和无机化合物的推断巧妙嫁接，解本题的关键是要根据所给的表格初步推断出物质的存在可能性，最后用数据检验。该混合物溶于水后得澄清溶液，说明Ba²⁺和SO₄^2—不能同时存在，加足量NaOH溶液并加热产生气体，说明存在NH₄^＋ ，由1.12L氨气可知，NH₄^＋ 的物质的量为0.05mol，在第三步操作中，沉淀有两种，说明存在SO₄^2-和CO₃^2-，则该混合物中不存在Ba²⁺，同时也不存在Mg^2＋。（1）由于未知液分三组分别做实验，C1^—和SO₄^2—都可以与AgNO₃溶液产生白色沉淀，所以无法确定C1^—的存在；第（3）组实验第二次称量的是BaSO₄固体的质量，说明原溶液中有SO₄^2-，根据离子共存规律一定没有Ba²⁺；根据已知的离子可知，第一次称量的固体还有BaCO₃，说明原溶液中还有CO₃^2-，而Mg²⁺与CO₃^2-不能共存，所以一定没有Mg²⁺。（2）根据第（3）实验称得固体的质量，可求得：n（BaSO₄）=2.33÷233=0.01mol，n（BaCO₃）=（6.27g-2.33g）÷197g·mol^-1=0.02mol．所以n（SO₄^2-）=0.01mol，c（SO₄^2-）=0.01÷0.1=0.1mol·L^—1；n（CO₃^2-）=0.02mol，c（CO₃^2-）=0.02mol÷0.1L=0.2mol·L^-1。

（3）利用第（2）组实验可求得n（NH₄⁺）=0.05mol，c（NH₄⁺）=0.5mol·L^—1。根据电荷守恒规律：2×c（CO₃^2-）+2×c（SO₄^2-）=0.6mol·L^-1，而1×c（NH₄⁺）=0.5mol·L^-1，所以必然还有阳离子，已知的还剩K⁺。故一定有K⁺。