Question

9．有一混合溶液，可能含有以下離子中的若干種：K⁺、NH₄⁺、Cl^-、Mg²⁺、Fe³⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，現(xiàn)各取100mL溶液三份進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
①向第一份中加入AgNO₃溶液，有白色沉淀產(chǎn)生；
②向第二份中加入足量NaOH溶液后加熱，收集到的氣體體積為0.896L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）；
③向第三份中加入足量BaCl₂溶液，得到沉淀總質(zhì)量為6.27g，沉淀經(jīng)足量鹽酸洗滌后，剩余2.33g．
請(qǐng)回答下列問題：
（1）該溶液中肯定存在的離子有K⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，肯定不存在的離子有Fe³⁺、Mg²⁺．
（2）溶液中可能存在的離子是Cl^-，為確定該離子是否存在，可采取的實(shí)驗(yàn)操作是加入足量的稀硝酸和硝酸鋇溶液，過濾，向?yàn)V液中滴入AgNO₃溶液，若有白色沉淀生成，則證明有Cl^-存在
（3）其中肯定存在的離子在原溶液中的物質(zhì)的量濃度分別為C（CO₃^2-）=0.2mol/L、C（SO₄^2-）=0.1mol/L；C（NH₄⁺）=0.4mol/L、C（K⁺）≥0.2mol/L．

Answer 1

分析 由①實(shí)驗(yàn)可知，向第一份溶液中加入AgNO₃溶液，有白色沉淀產(chǎn)生，白色沉淀為AgCl或碳酸銀、硫酸銀；
由②可知，向第二份溶液中加入足量NaOH 溶液后加熱，收集到0.896L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體，氣體為氨氣，其物質(zhì)的量為$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，原溶液中一定含NH₄⁺；
由③可知，向第三份溶液中加入足量BaCl₂溶液，得到沉淀6.27g，沉淀經(jīng)足量鹽酸洗滌后剩余2.33g，則含SO₄^2-的物質(zhì)的量為$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，含CO₃^2-的物質(zhì)的量為$\frac{6.27g-2.33g}{197g/mol}$=0.02mol，結(jié)合離子共存、電荷守恒解答．

解答 解：由①實(shí)驗(yàn)可知，向第一份溶液中加入AgNO₃溶液，有白色沉淀產(chǎn)生，白色沉淀為AgCl或碳酸銀、硫酸銀；
由②可知，向第二份溶液中加入足量NaOH 溶液后加熱，收集到0.896L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體，氣體為氨氣，其物質(zhì)的量為$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，原溶液中一定含NH₄⁺；
由③可知，向第三份溶液中加入足量BaCl₂溶液，得到沉淀6.27g，沉淀經(jīng)足量鹽酸洗滌后剩余2.33g，則含SO₄^2-的物質(zhì)的量為$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，含CO₃^2-的物質(zhì)的量為$\frac{6.27g-2.33g}{197g/mol}$=0.02mol，由離子共存可知，一定不存在Fe³⁺、Mg²⁺，由電荷守恒可知，0.01mol×2+0.02mol×2＞0.04mol，可知一定含陽(yáng)離子K⁺，不能確定是否含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⁺，故答案為：K⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-；Fe³⁺、Mg²⁺；
（2）由上述分析可知，可能存在Cl^-；為確定該離子是否存在，可取少量原試液，然后加入足量的稀硝酸和硝酸鋇溶液，過濾，向?yàn)V液中滴入AgNO₃溶液，若有白色沉淀生成，則證明有Cl^-存在，故答案為：Cl^-；加入足量的稀硝酸和硝酸鋇溶液，過濾，向?yàn)V液中滴入AgNO₃溶液，若有白色沉淀生成，則證明有Cl^-存在；
（3）原溶液中，肯定存在的各離子的物質(zhì)的量濃度分別為：C（CO₃^2-）=$\frac{0.02mol}{0.1L}$=0.2mol/L；C（SO₄^2-）=$\frac{0.01mol}{0.1L}$=0.1mol/L；C（NH₄⁺）=$\frac{0.04mol}{0.1L}$=0.4mol/L；依據(jù)溶液中電荷守恒得到：C（K⁺）+C（NH₄⁺）=2C（SO₄^2-）+2C（CO₃^2-）；C（K⁺）=0.2mol/L，若溶液中含有氯離子，則C（K⁺）＞0.2mol/L；
故答案為：C（CO₃^2-）=0.2mol/L、C（SO₄^2-）=0.1mol/L；C（NH₄⁺）=0.4mol/L、C（K⁺）≥0.2mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的檢驗(yàn)及推斷，為高頻考點(diǎn)，把握現(xiàn)象與反應(yīng)、離子推斷的關(guān)系為解答的關(guān)鍵，實(shí)驗(yàn)Ⅲ中白色沉淀為解答的突破口，側(cè)重分析與計(jì)算、推斷能力的考查，注意電荷守恒的應(yīng)用，題目難度中等．