Question

【题目】某混合物的水溶液，可能含有以下离子中的若干种：K＋、Al3＋、Fe3＋、Mg2＋、Ba2＋、NH4+、Cl－、CO32-、SO42-，现分别取100 mL的两等份溶液进行如下实验：

①第一份加过量NaOH溶液后加热，收集到0.02 mol气体，无沉淀生成，同时得到溶液甲。

②向甲溶液中通入过量CO2，生成白色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、干燥、灼烧后，得到1.02 g固体。

③第二份加足量BaCl2溶液后，生成白色沉淀，沉淀经足量盐酸洗涤、干燥后，得到11.65 g固体。

依据实验回答下列问题：

（1）由①可知一定存在的离子为_______，其浓度为_______mol·L-1。

（2）写出②中产生沉淀的离子方程式_______。

（3）由③可知一定存在的离子为_______，其浓度为_______mol·L-1。

（4）综合上面三个实验，该混合物的水溶液中一定不存在的离子是_______（填离子符号）。

（5）某同学通过分析认为该溶液中一定存在K＋，他的理由是_______。

Answer 1

【答案】NH4+ 0.2 AlO2—+ CO2(过) + 2H2O = Al(OH)3↓ + HCO3— SO42- 0.5 Fe3+、Mg2+、Ba2+、CO32- 已知的NH4+、Al3+的正电荷总量小于SO42-负电荷总量 ，依据电荷守恒，一定有K+存在

【解析】

第一份加过量NaOH溶液后加热，只收集到气体0.02mol，无沉淀生成，同时得到溶液甲，依据离子性质分析推断，与氢氧化钠生成气体的一定是NH4+离子，生成气体NH3物质的量为0.02mol，无沉淀生成证明溶液中一定不含Fe3+、Mg2+；向甲溶液中通入过量CO2，生成白色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、灼烧后，得到1.02g固体．能与二氧化碳反应得到沉淀的离子有Ba2+，铝离子溶于过量氢氧化钠生成的偏铝酸钠溶于反应生成氢氧化铝沉淀；第二份加足量BaCl2溶液后，生成白色沉淀，沉淀经足量盐酸洗涤、干燥后，得到11.65g固体．说明沉淀不溶于酸，证明是硫酸钡沉淀，原溶液中含有SO42-，判断溶液中一定不含有Ba2+，向甲溶液中通入过量CO2，生成白色沉淀只能是氢氧化铝沉淀，沉淀经过滤、洗涤、灼烧后，得到1.02g固体为氧化铝，原溶液中 含有Al3+，结合离子共存判断溶液中一定不含有CO32-；结合溶液电荷守恒判断溶液中的钾离子存在。

（1）①中与氢氧化钠共热产生气体的溶液中一定含有NH4+，所以100mL的溶液中含有NH4+的物质的量浓度是0.02mol/0.1L=0.2mol/L；该过程无沉淀产生，说明不存在Fe3＋、Mg2＋；

（2）②向甲溶液中通入过量CO2，因为甲溶液中存在过量的氢氧化钠，所以通入二氧化碳后产生沉淀，则该沉淀一定是氢氧化铝沉淀，加入的氢氧化钠溶液使铝离子转化为偏铝酸根离子，二氧化碳与偏铝酸根离子反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢根离子，发生的离子方程式为AlO2—+ CO2(过) + 2H2O = Al(OH)3↓ + HCO3—，说明原溶液中存在Al3＋，则一定不存在CO32-；1.02g固体为氢氧化铝分解得到的氧化铝的质量，所以铝离子的浓度为1.02g/102g/mol×2/0.1L=0.2mol/L；

（3）第二份加足量BaCl2溶液后，生成白色沉淀，不溶于盐酸，则该沉淀只能是硫酸钡沉淀，说明原溶液中存在SO42-，则与硫酸根离子反应的Ba2+一定不存在；硫酸钡的质量是1.02g，则SO42-的物质的量浓度是11.65g/233g/mol/0.1L=0.5mol/L；

（4）根据以上分析，该溶液中一定不存在的离子是Fe3+、Mg2+、Ba2+、CO32-；

（5）根据电荷守恒，一定存在的离子中，c(NH4+)+3c(Al3＋)=0.8mol/L<2n(SO42-)=1.0mol/L，所以溶液中一定还存在阳离子，则K+一定存在。