Question

15．由幾種離子化合物組成的混合物，含有以下離子中的若干種：K⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、Ba²⁺、C1^-、SO₄^2-、CO₃^2-．將該混合物溶于水后得無色澄清溶液，現(xiàn)分別取3份100mL該溶液進(jìn)行如下實(shí)驗：

實(shí)驗序號	實(shí)驗內(nèi)容	實(shí)驗結(jié)果
a	加AgNO3溶液	有白色沉淀生成
b	加足量NaOH溶液并加熱	收集到氣體1.12L（已折算成標(biāo)準(zhǔn) 狀況下的體積）
c	加足量BaC12溶液時，對所得沉淀進(jìn)行洗滌、干燥、稱量；再向沉淀中加足量稀鹽酸，然后干燥、稱量	第一次稱量讀數(shù)為6.27g，第二次 稱量讀數(shù)為2.33g

試回答下列問題：
（1）該混合物中一定不存在的離子是Mg²⁺、Cu²⁺、Ba²⁺ ．
（2）試寫出實(shí)驗b發(fā)生反應(yīng)的離子方程式NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O．
（3）溶液中一定存在的陰離子及其物質(zhì)的量濃度（可不填滿）：

陰離子符號	物質(zhì)的量濃度（mol•L-1）

（4）判斷混合物中是否存在K⁺，如果不存在，請說明理由，如果存在，請求出C（K⁺）的取值范圍？c（K⁺）≥0.1mol/L
（5）Ba²⁺是一種重金屬離子，某環(huán)境監(jiān)測小組欲利用Na₂S₂O₃、KI、K₂Cr₂O₇等試劑測定某工廠廢水中Ba²⁺的濃度．取廢水50.00mL，控制適當(dāng)?shù)乃岫燃尤胱懔康腒₂Cr₂O₇溶液，得BaCrO₄沉淀；沉淀經(jīng)洗滌、過濾后，用適量的稀鹽酸溶解，此時CrO₄^2-全部轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-；再加過量KI溶液反應(yīng)，反應(yīng)液中再滴加0.100mol•L^-1Na₂S₂O₃溶液，反應(yīng)完全時，消耗Na₂S₂O₃溶液36.00mL．已知有關(guān)的離子方程式為：
①Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O；
②I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-．
試計算該工廠廢水中Ba²⁺的物質(zhì)的量濃度0.024mol•L^-1．（寫出具體計算過程）

Answer 1

分析 該混合物溶于水后得無色澄清溶液，一定不含Cu²⁺，a．加入AgNO₃溶液有沉淀產(chǎn)生，說明溶液中可能存在Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-中至少一周，b.1.12L為氨氣，氨氣的物質(zhì)的量為0.05mol，溶液中一定含有NH₄⁺，并且物質(zhì)的量為0.05mol；c.2.33g為硫酸鋇，碳酸鋇的物質(zhì)的量為0.01mol；6.27g為硫酸鋇和碳酸鋇，碳酸鋇的質(zhì)量為：6.27g-2.33g=3.94g，物質(zhì)的量為0.02mol；溶液中一定存SO₄^2-、CO₃^2-，根據(jù)離子共存可知，一定不存在Mg²⁺、Ba²⁺；再根據(jù)電荷守恒，判斷是否存在鉀離子，據(jù)此進(jìn)行解答．

解答 解：該混合物溶于水后得無色澄清溶液，一定不含Cu²⁺，a．加入AgNO₃溶液有沉淀產(chǎn)生，說明溶液中可能存在Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-；
b.1.12L為氨氣，氨氣的物質(zhì)的量為0.05mol，溶液中一定含有NH₄⁺，并且物質(zhì)的量為0.05mol；
c.2.33g為硫酸鋇，碳酸鋇的物質(zhì)的量為0.01mol；6.27g為硫酸鋇和碳酸鋇，碳酸鋇的質(zhì)量為：6.27g-2.33g=3.94g，物質(zhì)的量為0.02mol；溶液中一定存SO₄^2-、CO₃^2-，根據(jù)離子共存可知，一定不存在Mg²⁺、Ba²⁺；
（1）該混合物中一定不存在的離子是Mg²⁺、Cu²⁺、Ba²⁺，故答案為：Mg²⁺、Cu²⁺、Ba²⁺；
（2）實(shí)驗b發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：NH₄⁺+OH^-═NH₃↑+H₂O，故答案為：NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O；
（3）不溶于鹽酸的2.33g沉淀為硫酸鋇，物質(zhì)的量是0.01mol，濃度為：c（CO₃^2-）=$\frac{0.01mol}{0.1L}$=0.1mol/L；6.27g沉淀是硫酸鋇和碳酸鋇，碳酸鋇質(zhì)量為6.27g-2.33g=3.94g，物質(zhì)的量為0.02mol，硫酸根離子濃度為：c（SO₄^2-）=$\frac{0.02mol}{0.1L}$=0.2mol/L；溶液中一定含有NH₄⁺，并且物質(zhì)的量為0.05mol，濃度是：$\frac{0.05mol}{0.1L}$=0.5mol/L；
故答案為：

陰離子符號	物質(zhì)的量濃度（mol•L-1）
SO42-	0.1
CO32-	0.2

；
（4）實(shí)驗b中收集的1.12L氣體為氨氣，氨氣的物質(zhì)的量為0.05mol，則溶液中一定含有NH₄⁺，物質(zhì)的量為0.05mol，再根據(jù)實(shí)驗測定可知，溶液中一定存在的離子是SO₄^2-、CO₃^2-，經(jīng)計算，碳酸根離子為0.01mol，硫酸根離子為0.02mol，根據(jù)電荷守恒，n（+）=n（NH₄⁺）=0.05mol，c（-）=2n（CO₃^2-）+2n（SO₄^2-）=0.06mol，鉀離子一定存在，c（K⁺）=0.1mol/L，氯離子無法判斷，結(jié)合電荷守恒，所以c（K⁺）≥0.1mol/L，
故答案為：c（K⁺）≥0.1mol/L；
（5）設(shè)廢水中Ba²⁺的物質(zhì)的量是x，
        Ba²⁺～BaSO₄～21Cr₂O₇^2-～23I₂～3S₂O₃^2- 
    1mol                                                3mol
      x                                             36.00×0.100×10^-3mol
x=336.00×0.100×10^-3mol=1.2×10^-3mol，所以c（Ba²⁺）=$\frac{1.2×1{0}^{-3}mol}{50×1{0}^{-3}L}$=0.024mol•L^-1，
故答案為：0.024mol•L^-1．

點(diǎn)評 本題考查了常見離子的檢驗方法，題目難度較大，題量較大，試題涉及了常見離子的檢驗方法判斷、離子方程式的書寫，題中根據(jù)電荷守恒判斷鉀離子的存在為難點(diǎn)和易錯點(diǎn)．