Question

【题目】由几种离子化合物组成的混合物，含有以下离子中的若干种： K＋、Cl－、NH4+、Mg2＋、Ba2＋、CO3－、SO42－，将该混合物溶于水后得澄清溶液，现取3份各100mL的该溶液分别进行如下实验：

试回答下列问题：

（1）根据实验①对Cl－是否存在的判断是________(填“一定存在”“一定不存在”或“不能确定”)，根据实验①②③判断混合物中一定不存在的离子是 。

（2）试确定溶液中一定存在的阴离子及其物质的量浓度(可不填满)：

阴离子符号	物质的量浓度/mol·L－1

（3）试确定K＋是否存在并说明理由。

Answer 1

【答案】（1）不能确定 Ba2＋、Mg2＋

（2）

阴离子符号	物质的量浓度(mol·L－1)
SO42－	0.1
CO32-	0.2

（3）K＋肯定存在。由于溶液中肯定存在的离子是NH4+、CO32-和SO42－，经计算，每份溶液中NH4+、CO32-和SO42－物质的量分别为0.05mol、0.02mol和0.01mol根据电荷守恒，知道K＋一定存在

【解析】

试题分析：根据题意，Ba2+和SO42-，可发生离子反应生成BaSO4↓，因此两者不能共存．Ba2+和CO32-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↓、CO32-+2Ag+═Ag2CO3↓、SO42-+2Ag+═Ag2SO4↓，所以可能含有Cl-、CO32-、SO42-。第二份加足量NaOH溶液加热后，收集到气体0.05mol，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-═NH3↑+H2O，产生NH3为0.05mol，可得NH4+也为0.05mol；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2.33g，物质的量为=═0.01mol，则SO42-物质的量为0.01mol，SO42-物质的量浓度==0.1mol/L ，BaCO3为6.27g-2.33g═3.94g，物质的量为=═0.02mol，则CO32-物质的量为0.02mol，CO32-物质的量浓度为═0.2mol/L。由上述分析可得，溶液中一定存在CO32-、SO42-、NH4+，一定不存在Mg2+、Ba2+。而CO32-、SO42-、NH4+物质的量分别为0.02mol、0.01mol、0.04mol；CO32-、SO42-所带负电荷分别为0.02mol×2、0.01mol×2，共0.06mol，NH4+所带正电荷为0.05 mol，根据溶液中电荷守恒，可知K+一定存在，K+物质的量≥0.01 mol，当K+物质的量＞0.01 mol时，溶液中还必须含有Cl-；当K+物质的量=0.01 mol时，溶液中不含有Cl-。

（1）依据上述分析可知Cl-可能含有，依据实验现象分析溶液中一定不含有Mg2+、Ba2+；

（2）依据上述分析计算，得到一定存在的阴离子为CO32-、SO42-，其物质的量浓度分别为：c（CO32-）=0.2mol/L；c（SO42-）=0.1mol/L；

（3）溶液中一定存在CO32-、SO42-、NH4+，一定不存在Mg2+、Ba2+．而CO32-、SO42-、NH4+物质的量分别为0.02mol、0.01mol、0.04mol；CO32-、SO42-所带负电荷分别为0.02mol×2、0.01mol×2，共0.06mol，NH4+所带正电荷为0.05 mol，根据溶液中电荷守恒，可知K+一定存在，K+物质的量≥0.01 mol，当K+物质的量＞0.01 mol时，溶液中还必须含有Cl-；当K+物质的量=0.01 mol时，溶液中不含有Cl-；CO32-、SO42-所带负电荷分别为0.02mol×2、0.01mol×2，共0.06ml，NH4+所带正电荷为0.05 mol，根据溶液中电荷守恒，可知K+一定存在；