Question

某混合物的水溶液，只可能含有以下离子中的若干种：Na⁺、NH₄⁺、Ba²⁺、Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-．现取两份200mL溶液进行如下实验：①第一份加足量NaOH溶液，加热，收集到气体1.36g；②第二份加足量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．根据上述实验事实，以下推测中正确的是（　　）

A．-定不存在Ba²⁺，可能存在NH₄+

B．不可能存在Ba²⁺、Cl^-

C．Na⁺一定存在，且c（Na⁺）≥0.2mol/L

D．Na⁺、Cl^-可能存在

Answer 1

分析：溶液中的NH₄⁺遇碱氢氧化钠会放出氨气；CO₃^2-与Ba²⁺可以形成不溶于水但能溶于稀盐酸的碳酸钡白色沉淀；SO₄^2-与Ba²⁺可以形成不溶于水也不能溶于稀盐酸的硫酸钡白色沉淀，因此，一定含有CO₃^2-、SO₄^2-；由于CO₃^2-、SO₄^2-与Ba²⁺不能在同一溶液中共存，确定一定不含Ba²⁺．

解答：解：由第一份加足量NaOH溶液，加热，收集到气体1.36g可断定溶液中一定含有氨根离子；由第二份溶液的实验，得干燥沉淀12.54g，经足量盐酸洗涤、干燥后，沉淀质量为4.66g，可得溶液中一定存在碳酸根离子和硫酸根离子且一定不存在钡离子；
根据题干所给数据计算分析判断其他离子的存在；
铵根离子物质的量=

1.36g

17g/mol

=0.08mol；C（NH₄⁺）=

0.08mol

0，2L

=0.4mol/L
硫酸根离子物质的量=

4.66g

233g/mol

=0.02mol；C（SO₄^2-）=

0.02mol

0.2L

=0.1mol/L
碳酸根离子物质的量=

12.54g-4.66g

197g/mol

=0.04mol；C（CO₃^2-）=

0.04mol

0.2L

=0.2mol/L
负电荷总物质的量=0.02mol×2+0.04mol×2=0.12mol；
铵根离子所带正电荷=0.08mol×1=0.08mol；
所以应该还有阳离子，而钡离子已经确定不含，所以一定含有钠离子．
依据电荷守恒，[H⁺]+[Na⁺]+[NH₄⁺]=2[CO₃^2-]+2[SO₄^2-]+[OH^-]，依据溶液中的离子水解可知，若[H⁺]＜[OH^-]
[Na⁺]+[NH₄⁺]＞2[CO₃^2-]+2[SO₄^2-]
得到[Na⁺]＞2[CO₃^2-]+2[SO₄^2-]-[NH₄⁺]＞2×0.2+2×0.1-0.4＞0.2mol/L，若溶液中的离子水解相当
则[Na⁺]=0.2mol/L，
由于铵根离子水解程度小于碳酸根离子的水解程度，所以溶液不能显酸性；所以一定含钠离子，且c（Na⁺）≥0.2mol/L；
综上所述，溶液中一定含有Na⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-离子，一定不含Ba²⁺离子，可能含有Cl^-离子；
故选C．

点评：掌握溶液中离子间的共存关系对于解决此类问题有很大帮助：溶液中的离子不能形成气体、水和沉淀时，离子可以共存．