Question

4．某溶液中只可能含有下列离子中的几种：K⁺、NO₃^-、SO₄^2-、NH₄⁺、CO₃^2-（不考虑溶液中少量的H⁺和OH^-），取200mL该溶液，分为两等份进行下列实验：
实验1：第一份加入足量的烧碱并加热，产生的气体在标准状况下为224mL；
实验2：第二份先加入足量的盐酸，无现象，再加入足量的BaCl₂溶液，得固体2.33g则：
（1）该溶液中肯定含有的离子K⁺、NH₄⁺ SO₄^2-、NH₄⁺
（2）该溶液中一定不含有的离子CO₃^2-
（3）该溶液中是否含有K⁺，是（填“是”或“否）；说明理由含有NH₄⁺，且物质的量为0.01mol，含有SO₄^2-，且物质的量为：n=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol；根据溶液中的电荷守恒，溶液呈电中性，则一定含有钾离子；若存在其离子浓度范围≥0.1mol/L．

Answer 1

分析 第一份加入足量的烧碱并加热会产生在标准状况下为224mL气体证明含有NH₄⁺，且物质的量为0.01mol；
第二份先加入足量的盐酸，无现象，则不含有CO₃^2-，再加足量的BaCl₂溶液，得固体2.33g，证明含有SO₄^2-．，且物质的量为0.01mol，根据溶液呈电中性原理，判断是否含有NO₃^-，据此即可解答．

解答 解：第一份加入足量的烧碱并加热，因NH₄⁺+OH^-═NH₃↑+H₂O，会产生标准状况下为224mL气体，证明含有NH₄⁺，且物质的量为0.01mol；
第二份先加入足量的盐酸，无现象，则一定不含有CO₃^2-，再加足量的BaCl₂溶液，得固体2.33g，证明一定含有SO₄^2-，且物质的量为：n=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol；
根据溶液中的电荷守恒，溶液呈电中性，则一定含有钾离子，且钾离子的浓度≥$\frac{0.01mol×2-0.01mol}{0.1L}$=0.1mol/L，所以该溶液中肯定含有NH₄⁺、S0₄^2-、K⁺；
如果K⁺的物质的量等于0.01mol，则不含NO₃^-，如果K⁺的物质的量大于0.01mol，则还应含有NO₃^-；分析可知一定含有钾离子，肯定存在的离子有K⁺、NH₄⁺ SO₄^2-、NH₄⁺，CO₃^2-一定不存在，硝酸根离子可能存在，
（1）该溶液中肯定含有的离子是K⁺、NH₄⁺ SO₄^2-、NH₄⁺，故答案为：K⁺、NH₄⁺ SO₄^2-、NH₄⁺；
（2）该溶液中一定不含有的离子是CO₃^2-，故答案为：CO₃^2-；
（3）含有NH₄⁺，且物质的量为0.01mol，含有SO₄^2-，且物质的量为：n=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol；根据溶液中的电荷守恒，溶液呈电中性，则一定含有钾离子，如果有硝酸根，那么就大于0.1mol/L，如果没有硝酸根就刚好等于0.1mol/L，即钾离子的浓度≥$\frac{0.01mol×2-0.01mol}{0.1L}$=0.1mol/L，故答案为：是；含有NH₄⁺，且物质的量为0.01mol，含有SO₄^2-，且物质的量为：n=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol；根据溶液中的电荷守恒，溶液呈电中性，则一定含有钾离子；≥0.1mol/L．

点评 本题考查了溶液中成分的鉴别，离子性质的分析判断，依据物质的性质注意离子之间的反应以及现象是解答的关键，题目难度中等．