Question

某混合物的水溶液，只可能含有以下离子中的若干种：K⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Ba²⁺、Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-．现取三份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	第一份中加AgNO3溶液	有白色沉淀生成
②	第二份中加足量NaOH溶液并加热	只收集到标准状况下0.896L气体，无沉淀生成，同时得到溶液A
③	向溶液A中通入过量CO2，所得白色沉淀经过滤、洗涤、灼烧后称量	固体质量为2.04g
④	第三份加足量BaCl2溶液，所得沉淀经足量稀盐酸洗涤、干燥后称量	沉淀质量为23.3g

试回答下列问题：
（1）根据实验①判断Cl^-是否存在

 

（填“是”、“否”或“不能确定”）．
（2）写出实验③中灼烧后所得固体与NaOH溶液反应的离子方程式

 

．
（3）该混合溶液中一定不存在的离子是

 

，不能确定是否存在的离子是

 

．
（4）该溶液中一定存在的阴离子及其物质的量浓度为（可不填满）：

阴离子符号	物质的量浓度（mol?L-1）

（5）若以惰性电极电解该溶液，开始时阳极的电极反应式可能为

 

或

 

．

Answer 1

考点：常见阳离子的检验,常见阴离子的检验

专题：物质检验鉴别题

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第二份中加足量NaOH溶液并加热，只收集到标准状况下0.896L气体，无沉淀生成，则溶液中一定不含Mg²⁺、Fe³⁺，生成气体为氨气，则一定含有NH₄⁺，其物质的量为：n（NH₄⁺）=n（NH₃）=

0.896L

22.4L/mol

=0.04mol；
③向溶液A中通入过量CO₂，所得白色沉淀经过滤、洗涤、灼烧后称量，沉淀只能为氢氧化铝，则原溶液中一定含有Al³⁺，一定不含CO₃^2-；2.04g固体为氧化铝，物质的量为：

2.04g

102g/mol

=0.02mol，则原溶液中铝离子的物质的量为0.04mol；
④第三份加足量BaCl₂溶液，所得沉淀经足量稀盐酸洗涤、干燥后称量，沉淀质量为23.3g，沉淀为硫酸钡，且物质的量为：

23.3g

233g/mol

=0.1mol，则原溶液中一定含有SO₄^2-，一定不存在Ba²⁺，再根据电荷守恒判断是否含有钾离子，
根据以上分析进行解答各题．

解答： 解：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第二份中加足量NaOH溶液并加热，只收集到标准状况下0.896L气体，无沉淀生成，则溶液中一定不含Mg²⁺、Fe³⁺，生成气体为氨气，则一定含有NH₄⁺，其物质的量为：n（NH₄⁺）=n（NH₃）=

0.896L

22.4L/mol

=0.04mol；
③向溶液A中通入过量CO₂，所得白色沉淀经过滤、洗涤、灼烧后称量，沉淀只能为氢氧化铝，则原溶液中一定含有Al³⁺，根据离子共存可知一定不含CO₃^2-；2.04g固体为氧化铝，物质的量为：

2.04g

102g/mol

=0.02mol，则原溶液中铝离子的物质的量为0.04mol；
④第三份加足量BaCl₂溶液，所得沉淀经足量稀盐酸洗涤、干燥后称量，沉淀质量为23.3g，沉淀为硫酸钡，且物质的量为：n（BaSO₄）=n（SO₄^2-）

23.3g

233g/mol

=0.1mol，则原溶液中一定含有SO₄^2-，一定不存在Ba²⁺；
溶液为电中性，已知正电荷的物质的量为：n（NH₄⁺）+3n（Al³⁺）=0.04mol+0.04mol×3=0.16mol，已知含有0.1mol硫酸根离子，则含有负电荷的物质的量为0.2mol，则溶液中一定含有钾离子，至少为：0.2mol-0.16mol=0.04mol，
（1）由于Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-都能够与硝酸银反应生成白色沉淀，则无法确定原溶液中是否含有氯离子，
故答案为：不能确定；
（2）实验③中灼烧后所得固体为Al₂O₃，Al₂O₃为两性氧化物，能够与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水，反应的离子方程式为：Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O，
故答案为：Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O；
（3）根据以上分析可知，原溶液中一定不存在的离子有：Mg²⁺、Fe³⁺、Ba²⁺、CO₃^2-；无法确定是否含有氯离子，
故答案为：Mg²⁺、Fe³⁺、Ba²⁺、CO₃^2-；Cl^-；
（4）根据分析可知，原溶液中一定存在的阴离子为SO₄^2-，物质的量为：n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）=

23.3g

233g/mol

=0.1mol，则硫酸根离子的浓度为：c（SO₄^2-）=

0.1mol

0.1L

=1.00mol/L，
故答案为：SO₄^2-  1.00；
（5）电解池中，阳极失去电子发生氧化反应，如果含有氯离子，则电极反应为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，如果不含氯离子，则水电离的氢氧根离子放电，其电极反应为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，
故答案为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；2Cl^--2e^-=Cl₂↑．

点评：本题考查了常见离子的检验、电极反应原理及电极反应式的书写，题目难度中等，注意掌握常见离子的性质及检验方法，明确电极反应原理，能够正确书写电极反应式，本题中根据溶液电中性确定钾离子的存在为易错点．