Question

5．有一混合物水溶液，可能含有以下离子中的若干种：K⁺、NH₄⁺、Cl^-、Fe³⁺、Mg²⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，现各取100mL溶液三份进行实验．
（1）向第一份加入AgNO₃溶液，有白色沉淀产生；
（2）向第二份加入足量NaOH溶液后加热，收集气体0.896L（标准状况）；
（3）向第三份加入足量的BaCl₂溶液，得到沉淀6.27g，沉淀经足量盐酸洗涤后，剩余2.33g．
试回答下列问题：
（1）肯定存在的离子有K⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，肯定不存在的离子有Fe³⁺、Mg²⁺．
（2）可能存在的离子是Cl^-，为确定该离子是否存在，可取少许原试液，然后加入足量的稀硝酸和硝酸钡溶液，过滤，向滤液中滴入AgNO₃溶液，若有白色沉淀生成，则证明有Cl^-存在（填实验操作）．
（3）试分别确定肯定存在的离子在原溶液中各自的物质的量浓度：

离子	物质的量浓度
NH4+	0.4mol•L-1
CO32-	0.2mol•L-1
SO42-	0.1mol•L-1
K+	-≥0.2mol/l

Answer 1

分析 由I实验可知，向第一份溶液中加入AgNO₃溶液，有白色沉淀产生，白色沉淀为AgCl或碳酸银、硫酸银；
由Ⅱ可知，向第二份溶液中加入足量NaOH 溶液后加热，收集到0.896L（标准状况）气体，气体为氨气，其物质的量为$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，原溶液中一定含NH₄⁺；
由Ⅲ可知，向第三份溶液中加入足量BaCl₂溶液，得到沉淀6.27g，沉淀经足量盐酸洗涤后剩余2.33g，则含SO₄^2-的物质的量为$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，含CO₃^2-的物质的量为$\frac{6.27g-2.33g}{197g/mol}$=0.02mol，结合离子共存、电荷守恒解答．

解答 解：由I实验可知，向第一份溶液中加入AgNO₃溶液，有白色沉淀产生，白色沉淀为AgCl或碳酸银、硫酸银；
由Ⅱ可知，向第二份溶液中加入足量NaOH 溶液后加热，收集到0.896L（标准状况）气体，气体为氨气，其物质的量为$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，原溶液中一定含NH₄⁺；
由Ⅲ可知，向第三份溶液中加入足量BaCl₂溶液，得到沉淀6.27g，沉淀经足量盐酸洗涤后剩余2.33g，则含SO₄^2-的物质的量为$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，含CO₃^2-的物质的量为$\frac{6.27g-2.33g}{197g/mol}$=0.02mol，由离子共存可知，一定不存在Fe³⁺、Mg²⁺，由电荷守恒可知，0.01mol×2+0.02mol×2＞0.04mol，可知一定含阳离子K⁺，不能确定是否含Cl^-，
（1）由上述分析可知，一定存在K⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，一定不存在Fe³⁺、Mg²⁺，故答案为：K⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-；Fe³⁺、Mg²⁺；
（2）由上述分析可知，可能存在Cl^-；为确定该离子是否存在，可取少量原试液，然后加入足量的稀硝酸和硝酸钡溶液，过滤，向滤液中滴入AgNO₃溶液，若有白色沉淀生成，则证明有Cl^-存在，故答案为：Cl^-；加入足量的稀硝酸和硝酸钡溶液，过滤，向滤液中滴入AgNO₃溶液，若有白色沉淀生成，则证明有Cl^-存在；
（3）由分析可知溶液中SO₄^2-的物质的量为$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，c（SO₄^2-）=0.1mol•L^-1，含CO₃^2-的物质的量为$\frac{6.27g-2.33g}{197g/mol}$=0.02mol，c（CO₃^2-）=0.2mol•L^-1，收集到0.896L（标准状况）气体，气体为氨气，其物质的量为$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，cNH₄⁺）=0.4mol•L^-1，原溶液中一定含NH₄⁺；根据电荷守恒，c（K⁺）+c（NH₄⁺）=2c（CO₃^2-）+2c（SO₄^2-）+c（Cl^-），所以c（K⁺）+0.4mol•L^-1=2×0.2mol•L^-1+2×0.1mol•L^-1-+c（Cl^-），则以c（K⁺）+0.2mol•L^-1+c（Cl^-）≥0.2mol/l，故答案为：

离子	物质的量浓度
NH4+	0.4mol•L-1
CO32-	0.2mol•L-1
SO42-	0.1mol•L-1
K+	≥0.2mol/l

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点评 本题考查物质的检验及推断，为高频考点，把握现象与反应、离子推断的关系为解答的关键，实验Ⅲ中白色沉淀为解答的突破口，侧重分析与计算、推断能力的考查，注意电荷守恒的应用，题目难度中等．