Question

9．今有一混合物的水溶液，只可能含有以下離子中的4種：Na⁺、NH₄⁺、Cl^-、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，現(xiàn)取三份各100mL溶液進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
第一份加入足量鹽酸酸化后加入AgNO₃溶液有白色沉淀產(chǎn)生．
第二份加足量NaOH溶液加熱后，收集到的氣體在標(biāo)況下的體積為560ml，在此過(guò)程中沒(méi)有沉淀產(chǎn)生．
第三份加足量BaCl₂溶液后，過(guò)濾、洗滌、干燥，得到沉淀8.6g，沉淀加入足量稀鹽酸后部分溶解，過(guò)濾、洗滌、干燥后，沉淀質(zhì)量為4.66g．
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，回答以下問(wèn)題：
（1）由第一份進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)?zāi)芊駲z驗(yàn)該混合物是否含有Cl^-不能，（選填“能”或“不能”），理由是外加的鹽酸中含有氯離子，對(duì)原有溶液中的氯離子的檢驗(yàn)有干擾．
（2）由第二份進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)得知混合物中應(yīng)含有NH₄⁺離子，其物質(zhì)的量濃度為0.25mol/L．
（3）由第三份進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)可知8.6g沉淀的成分為BaCO₃、BaSO₄，由此計(jì)算得知溶液中含有的兩種陰離子是CO₃^2-、SO₄^2-，其濃度分別為0.2mol/L、0.2mol/L．
（4）取該溶液做焰色反應(yīng)時(shí)，火焰呈黃色，綜合上述實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為該溶液中還含有Na⁺離子，其濃度為0.55mol/L．

Answer 1

分析 第一份份加入足量鹽酸酸化后加入AgNO₃溶液有白色沉淀產(chǎn)生，由于引進(jìn)了氯離子，無(wú)法判斷原溶液中是否含有Cl^-；
第二份溶液加足量NaOH溶液加熱后收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下560ml氣體，在此過(guò)程中沒(méi)有沉淀產(chǎn)生，推得一定含有NH₄⁺，一定不存在Mg²⁺；根據(jù)反應(yīng)NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O，每份含有銨根離子的物質(zhì)的量為：$\frac{0.56L}{22.4L/mol}$=0.025mol；
第三份加足量BaCl₂溶液后，過(guò)濾、洗滌、干燥，得到沉淀8.6g，沉淀加入足量稀鹽酸后部分溶解，過(guò)濾、洗滌、干燥后，沉淀質(zhì)量為4.66g，部分溶于鹽酸的沉淀為BaCO₃，不溶于鹽酸的沉淀為BaSO₄，發(fā)生反應(yīng)為：CO₃^2-+Ba²⁺═BaCO₃↓、SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓，因?yàn)锽aCO₃+2HCl═BaCl₂+CO₂↑+H₂O而使BaCO₃溶解，因此溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-，根據(jù)離子共存可知原溶液中一定不含Ba²⁺；根據(jù)質(zhì)量守恒可知，每份溶液中含有的n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）=$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol、n（CO₃^2-）=n（BaCO₃）=$\frac{8.6g-4.66g}{197g/mol}$=0.02mol；
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⁺物質(zhì)的量分別為0.025mol、0.02mol、0.02mol，CO₃^2-、SO₄^2-所帶總的負(fù)電荷分別為：0.02mol×2=0.02mol×2=0.08mol，NH₄⁺所帶正電荷為0.025mol，再結(jié)合電荷守恒判斷其它離子的存在情況．

解答 解：第一份份由于引進(jìn)了氯離子，無(wú)法判斷原溶液中是否含有Cl^-；
第二份溶液加足量NaOH溶液加熱生成的氣體為氨氣，推得一定含有NH₄⁺，由于沒(méi)有沉淀生成，則一定不存在Mg²⁺；根據(jù)反應(yīng)NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O，每份含有銨根離子的物質(zhì)的量為：$\frac{0.56L}{22.4L/mol}$=0.025mol；
第三份加足量BaCl₂溶液后，過(guò)濾、洗滌、干燥，得到沉淀8.6g，沉淀加入足量稀鹽酸后部分溶解，過(guò)濾、洗滌、干燥后，沉淀質(zhì)量為4.66g，部分溶于鹽酸的沉淀為BaCO₃，不溶于鹽酸的沉淀為BaSO₄，發(fā)生反應(yīng)為：CO₃^2-+Ba²⁺═BaCO₃↓、SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓，因?yàn)锽aCO₃+2HCl═BaCl₂+CO₂↑+H₂O而使BaCO₃溶解，因此溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-，根據(jù)離子共存可知原溶液中一定不含Ba²⁺；根據(jù)質(zhì)量守恒可知，每份溶液中含有的n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）=$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol、n（CO₃^2-）=n（BaCO₃）=$\frac{8.6g-4.66g}{197g/mol}$=0.02mol；
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⁺物質(zhì)的量分別為0.025mol、0.02mol、0.02mol，CO₃^2-、SO₄^2-所帶總的負(fù)電荷分別為：0.02mol×2=0.02mol×2=0.08mol，NH₄⁺所帶正電荷為0.025mol，所以一定含有鈉離子，鈉離子的物質(zhì)的量最小為0.055mol，氯離子不能確定，
（1）由于外加的鹽酸中含有氯離子，對(duì)原有溶液中的氯離子的檢驗(yàn)有干擾，所以無(wú)法確定原溶液中是否含有氯離子，
故答案為：不能；外加的鹽酸中含有氯離子，對(duì)原有溶液中的氯離子的檢驗(yàn)有干擾；
（2）根據(jù)分析可知，原混合液中一定含有NH₄⁺，每份溶液中含有0.025mol銨根離子，其濃度為：$\frac{0.025mol}{0.1L}$=0.25mol/L，
故答案為：NH₄⁺；0.25mol/L；
（3）第三份進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)可知8.6g沉淀的成分為BaCO₃、BaSO₄，原溶液中一定含有CO₃^2-、SO₄^2-，每份溶液中含有0.02molCO₃^2-、0.02molSO₄^2-，二者濃度都是：c=$\frac{0.02mol}{0.1L}$=0.2mol/L，
故答案為：BaCO₃、BaSO₄；CO₃^2-、SO₄^2-；0.2 mol/L；0.2 mol/L；
（4）根據(jù)分析可知，每份溶液中至少含有0.055molNa⁺，濃度為：c（Na⁺）=$\frac{0.055mol}{0.1L}$0.55mol/L，
故答案為：Na⁺；0.55mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了常見(jiàn)離子的檢驗(yàn)方法，題目難度中等，明確常見(jiàn)離子的性質(zhì)為解答關(guān)鍵，注意熟練掌握常見(jiàn)離子的檢驗(yàn)方法，根據(jù)電荷守恒判斷鈉離子的存在情況為易錯(cuò)點(diǎn)，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及靈活應(yīng)用能力．