Question

【题目】今有一混合物的无色水溶液只可能含有以下离子中的若干种:K+、NH4+、Fe2+、Cl-、Ca2+、Ba2+、CO32-、SO42-，现取三份100mL溶液进行如下实验:

第一份加入AgNO3溶液有沉淀产生；

第二份加入足量NaOH溶液加热后，收集到0.08mol气体；

第三份加入足量BaCl2溶液后，得到干燥沉淀12.54g,经足量的盐酸洗涤、干燥后，沉淀质量为4.66g.

综合上述实验，回答下列问题:

（1）不做任何实验就可以肯定原溶液中不存在的离子是__________。

（2）该混合物中一定含有的离子__________；可能含有的离子__________。

（3）K+物质的量: n(K+)_____(具体值或取值范围)。

Answer 1

【答案】 Fe2＋ K+、NH4+、CO32-、SO42- Cl- ≥0.04mol

【解析】根据题意，Ca2+和SO42-，可发生离子反应生成CaSO4沉淀，因此两者不能大量共存；Ca2+和CO32-可发生离子反应生成CaCO3沉淀，因此两者也不能大量共存，无色溶液中不能存在Fe2+。第一份加入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-中的至少一种；第二份加足量NaOH溶液加热后，收集到气体0.08mol，能和KOH溶液加热产生气体的只能是NH4+，故可确定一定含有NH4+。根据反应NH4++OH-NH3↑+H2O，产生NH3为0.08mol，可得NH4+也为0.08mol；第三份加足量BaCl2溶液后，得干燥沉淀12.54g，经足量盐酸洗涤．干燥后，沉淀质量为4.66g，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4.66g，物质的量为0.02mol，；BaCO3为12.54g-4.66g═7.88g，物质的量为0.04mol，则CO32-物质的量为0.04mol，由上述分析可得，溶液中一定存在CO32-、SO42-、NH4+，一定不存在Fe2+、Ca2+；而CO32-、SO42-、NH4+物质的量分别为0.04mol、0.02mol、0.08mol，CO32-、SO42-所带负电荷分别为0.04mol×2、0.02mol×2，共0.12mol，NH4+所带正电荷为0.08mol，所以一定含有钾离子，钾离子的物质的量最小是0.04mol，氯离子不能确定。

(1)溶液无色，不做任何实验就可以肯定原溶液中不存在的离子是Fe2＋，故答案为：Fe2＋；

(2)根据上述分析，该混合物中一定含有的离子有K+、NH4+、CO32-、SO42-；可能含有的离子是Cl-，故答案为：K+、NH4+、CO32-、SO42-；Cl-；

(3)根据上述分析，K+物质的量: n(K+)≥ 0.04mol，故答案为：≥ 0.04mol。