Question

【题目】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 100 mL该溶液分别进行如下实验：

已知加热时NH4++OH﹣NH3↑+H2O，回答下列问题：

(1)判断混合物中Cl﹣是否一定存在__。（填“是”或“否”）

(2)写出溶液中一定存在的离子及其物质的量浓度：__。

Answer 1

【答案】否 c（SO42-）=0.1 mol·L-1、c（CO32-）=0.2 mol·L-1、c（NH4+）=0.4 mol·L-1、c（K+）≥0.2 mol·L-1

【解析】

1．加入AgNO3溶液有沉淀产生，可能发生Cl-+Ag+═AgCl↓、CO32-+2Ag+═Ag2CO3↓、SO42-+2Ag+═Ag2SO4↓，所以可能含有Cl-、CO32-、SO42-；

2．加足量NaOH溶液加热后，收集到0.896L气体，物质的量为0.04mol，说明含有NH4+，而没有沉淀产生说明一定不存在Mg2+，根据反应NH4++OH-═NH3↑+H2O，产生NH3为0.04mol，可得NH4+也为0.04mol；

3．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CO32-+Ba2+═BaCO3↓、SO42-+Ba2+═BaSO4↓，因为BaCO3+2HCl═BaCl2+CO2↑+H2O而使BaCO3溶解。因此溶液中一定存在CO32-、SO42-，一定不存在Ba2+。
由条件可知BaSO4为2.33g，物质的量为═0.01mol，则SO42-物质的量为0.01mol，SO42-物质的量浓度==0.1mol/L；

BaCO3为6.27g-2.33g═3.94g，物质的量为═0.02mol；则CO32-物质的量为0.02mol，CO32-物质的量浓度为═0.2mol/L；

由上述分析可得，溶液中一定存在CO32-、SO42-、NH4+，一定不存在Mg2+、Ba2+；而CO32-、SO42-、NH4+物质的量分别为0.02mol、0.01mol、0.04mol；CO32-、SO42-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，K+物质的量≥0.01 mol，当K+物质的量＞0.02 mol时，溶液中还必须含有Cl-；当K+物质的量=0.02 mol时，溶液中不含有Cl-，以此解答该题。

(1)碳酸银、硫酸银、氯化银都是白色沉淀，实验1得到的沉淀无法确定是否为氯化银，不能判断Cl﹣是否存在。

(2)加入NaOH溶液并加热产生的气体为NH3，NH4+的物质的量为=0.04 mol，c(NH4+)==0.4 mol·L-1。加入足量BaCl2溶液产生沉淀，当再加盐酸时沉淀部分溶解，说明溶液中一定含有CO32-、SO42-；剩余2.33 g固体为BaSO4，利用硫守恒可知溶液中c(SO42-)==0.1 mol·L-1；6.27g固体中碳酸钡的质量为6.27 g﹣2.33 g=3.94 g，利用碳守恒可知溶液中c(CO32-)==0.2 mol·L-1；溶液中肯定存在的离子是NH4+、CO32-和SO42-，由电荷守恒可知c(K+)≥0.1 mol·L-1×2+0.2 mol·L-1×2﹣0.4 mol·L-1×1=0.2 mol·L-1，溶液中一定存在K+。