Question

13．今有一混合物的水溶液，只可能含有以下离子中的若干种：K⁺、NH₄⁺、Cl^-、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，现取三份100mL溶液进行如下实验：
（1）第一份加入AgNO₃溶液有沉淀产生
（2）第二份加足量NaOH溶液加热后，收集到气体0.04mol
（3）第三份加足量BaCl₂溶液后，得干燥沉淀6.27g，经足量盐酸洗涤、干燥后，沉淀质量为2.33g．根据上述实验，以下推测正确的是（　　）

• A． K⁺不一定存在
• B． 100 mL溶液中含0.01 mol CO₃^2-
• C． Cl^-可能存在
• D． Ba²⁺一定不存在，Mg²⁺可能存在

Answer 1

分析 1、（1）根据题意分析，第一份溶液加入AgNO₃溶液有沉淀产生，推得可能含有Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-．
（2）第二份溶液加足量NaOH溶液加热后收集到气体，推得一定含有NH₄⁺，一定不存在Mg²⁺．
（3）第三份溶液利用发生的离子反应，经过计算、推得一定存在CO₃^2-、SO₄^2-，一定不存在Ba²⁺；
2、根据溶液中阴阳离子的电荷守恒，即可推出K⁺一定存在，由K⁺物质的量的变化分析Cl^-的情况．

解答 解：A．根据题意，Ba²⁺和SO₄^2-，可发生离子反应生成BaSO₄↓，因此两者不能共存．Ba²⁺和CO₃^2-可发生离子反应生成BaCO₃↓，因此两者也不能共存．
第一份加入AgNO₃溶液有沉淀产生，可能发生Cl^-+Ag⁺═AgCl↓、CO₃^2-+2Ag⁺═Ag₂CO₃↓、SO₄^2-+2Ag⁺═Ag₂SO₄↓，所以可能含有Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-．
第二份加足量NaOH溶液加热后，收集到气体0.04mol，能和NaOH溶液加热产生气体的只能是NH₄⁺，而没有沉淀产生说明一定不存在Mg²⁺．故可确定一定含有NH₄⁺，一定不存在Mg²⁺．根据反应NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O，产生NH₃为0.04mol，可得NH₄⁺也为0.04mol．
第三份加足量BaCl₂溶液后，得干燥沉淀6.27g，经足量盐酸洗涤．干燥后，沉淀质量为2.33g．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CO₃^2-+Ba²⁺═BaCO₃↓、SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓，
因为BaCO₃+2HCl═BaCl₂+CO₂↑+H₂O而使BaCO₃溶解．因此溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-，一定不存在Ba²⁺．
由条件可知BaSO₄为2.33g，物质的量为$\frac{2.33g}{233g/mol}$═0.01mol
BaCO₃为6.27g-2.33g═3.94g，物质的量为$\frac{3.94g}{197g/mol}$═0.02mol．
则CO₃^2-物质的量为0.02mol，CO₃^2-物质的量浓度为$\frac{0.02mol}{0.1L}$═0.2mol/L
由上述分析可得，溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺，一定不存在Mg²⁺、Ba²⁺．而CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺物质的量分别为0.02mol、0.01mol、0.04mol，CO₃^2-、SO₄^2-所带负电荷分别为0.02mol×2、0.01mol×2，共0.06mol，NH₄⁺所带正电荷为0.04mol，根据溶液中电荷守恒，可知K⁺一定存在，K⁺物质的量≥0.02mol，当K⁺物质的量＞0.02mol时，溶液中还必须含有Cl^-．故A错误；
B．由上述分析可得，100 mL溶液中含CO₃^2-物质的量为0.02mol，故B错误；
C．CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺物质的量分别为0.02mol、0.01mol、0.04mol，CO₃^2-、SO₄^2-所带负电荷分别为
0.02mol×2、0.01mol×2，共0.06mol，NH₄⁺所带正电荷为0.04mol，根据溶液中电荷守恒，可知K⁺一定存在，
且K⁺物质的量≥0.02mol，当K⁺物质的量＞0.02mol时，溶液中还必须存在Cl^-，故C正确；
D．溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺，Ba²⁺和CO₃^2-、SO₄^2-，可发生离子反应生成BaCO₃↓、BaSO₄↓，因此Ba²⁺一定不存在．同时第二份加足量NaOH溶液加热后，收集到气体，没有产生沉淀，说明一定不含Mg²⁺，故D错误；
故选：C．

点评 本题考查离子的检验，采用定性实验和定量计算分析相结合的模式，增大了解题难度，同时涉及离子共存、离子反应等都是解题需注意的信息，尤其是K⁺的确定易出现失误．