Question

【题目】在Na＋浓度为0.5mol·L－1的某澄清溶液中，还可能含有下表中的若干种离子。

阳离子	K＋ Ag＋ Mg2＋ Ba2＋
阴离子	NO3- CO32- Cl- SO42-

现取该溶液100mL进行如下实验(气体体积均在标准状况下测定)。

序号	实验内容	实验结果
Ⅰ	向该溶液中加入足量稀硝酸	放出标准状况下0.56L无色气体
Ⅱ	向Ⅰ的反应混合液中加入过量的硝酸钡，产生白色沉淀，对沉淀洗涤、干燥，称量所得固体质量	固体质量为9.32克
Ⅲ	向Ⅱ的滤液中滴加硝酸银溶液	无明显现象

请回答下列问题。

（1）实验Ⅰ能确定一定不存在的离子是___。

（2）实验Ⅰ中生成气体的离子方程式为___。

（3）通过实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和必要计算，填写下表中阴离子的浓度(能计算出的，填写计算结果，一定不存在的离子填“0”，不能确定是否存在的离子填“？”)。___

阴离子	NO3-	CO32-	Cl-	SO42-
c/mol·L－1

（4）判断K＋是否存在，若存在求其最小浓度，若不存在说明理由：___。

Answer 1

【答案】Ag＋、Mg2＋、Ba2＋ CO32-＋2H＋=CO2↑＋H2O

阴离子	NO3-	CO32-	Cl-	SO42-
c/mol·L－1	？	0.25	0	0.4

存在，最小浓度为0.8mol·L－1

【解析】

由题意“溶液为澄清溶液”可知：溶液中含有的离子一定能够大量共存；由实验Ⅰ可知，滴加足量稀硝酸放出标准状况下0.56L无色气体，则该溶液中一定含有CO32-，其浓度为 =0.25mol/L，则一定没有Ag+、Mg2+、Ba2+；向Ⅰ的反应混合液中加入过量的硝酸钡，产生白色沉淀，对沉淀洗涤、干燥，称量所得固体质量为9.32克，此沉淀为BaSO4，物质的量为=0.4mol；向Ⅱ的滤液中滴加硝酸银溶液，无明显现象，说明溶液中无Cl-，再结合电荷守恒分析即可。

由实验Ⅰ可知，滴加足量稀硝酸放出标准状况下0.56L无色气体，则该溶液中一定含有CO32-，其浓度为 =0.25mol/L，则一定没有Ag+、Mg2+、Ba2+；向Ⅰ的反应混合液中加入过量的硝酸钡，产生白色沉淀，对沉淀洗涤、干燥，称量所得固体质量为9.32克，此沉淀为BaSO4，物质的量为=0.04mol；向Ⅱ的滤液中滴加硝酸银溶液，无明显现象，说明溶液中无Cl-；

(1)由分析知：实验Ⅰ能确定一定不存在的离子是Ag+、Mg2+、Ba2+；

(2)实验Ⅰ中滴中稀硝酸生成的气体为CO2，发生反应的离子方程式为CO32-＋2H＋=CO2↑＋H2O；

(3)有分析知，溶液中一定含有的阴离子是CO32-和SO42-，一定不存在Cl-，无法判断是否存在NO3-，且根据原子守恒可知，CO32-的浓度为0.25mol/L，SO42-的浓度为=0.4mol/L；

(4)根据以上计算可知，不能确定NO3-，c(CO32-)=0.25mol/L，c(SO42-)=0.4mol/L，一定不存在Cl-，所以c(Cl-)=0，根据电荷守恒2c(CO32-+)+2c(SO42-)=2×0.25mol/L+2×0.4mol/L=1.3mol/L＞0.5mol/L，因此溶液中一定含有K+，且其浓度至少为0.8mol/L。