Question

【題目】某混合物的水溶液，可能含有以下離子中的若干種：K＋、Al3＋、Fe3＋、Mg2＋、Ba2＋、NH4+、Cl－、CO32-、SO42-，現(xiàn)分別取100 mL的兩等份溶液進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：

①第一份加過(guò)量NaOH溶液后加熱，收集到0.02 mol氣體，無(wú)沉淀生成，同時(shí)得到溶液甲。

②向甲溶液中通入過(guò)量CO2，生成白色沉淀，沉淀經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥、灼燒后，得到1.02 g固體。

③第二份加足量BaCl2溶液后，生成白色沉淀，沉淀經(jīng)足量鹽酸洗滌、干燥后，得到11.65 g固體。

依據(jù)實(shí)驗(yàn)回答下列問(wèn)題：

（1）由①可知一定存在的離子為_______，其濃度為_______mol·L-1。

（2）寫(xiě)出②中產(chǎn)生沉淀的離子方程式_______。

（3）由③可知一定存在的離子為_______，其濃度為_______mol·L-1。

（4）綜合上面三個(gè)實(shí)驗(yàn)，該混合物的水溶液中一定不存在的離子是_______（填離子符號(hào)）。

（5）某同學(xué)通過(guò)分析認(rèn)為該溶液中一定存在K＋，他的理由是_______。

Answer 1

【答案】NH4+ 0.2 AlO2—+ CO2(過(guò)) + 2H2O = Al(OH)3↓ + HCO3— SO42- 0.5 Fe3+、Mg2+、Ba2+、CO32- 已知的NH4+、Al3+的正電荷總量小于SO42-負(fù)電荷總量 ，依據(jù)電荷守恒，一定有K+存在

【解析】

第一份加過(guò)量NaOH溶液后加熱，只收集到氣體0.02mol，無(wú)沉淀生成，同時(shí)得到溶液甲，依據(jù)離子性質(zhì)分析推斷，與氫氧化鈉生成氣體的一定是NH4+離子，生成氣體NH3物質(zhì)的量為0.02mol，無(wú)沉淀生成證明溶液中一定不含Fe3+、Mg2+；向甲溶液中通入過(guò)量CO2，生成白色沉淀，沉淀經(jīng)過(guò)濾、洗滌、灼燒后，得到1.02g固體．能與二氧化碳反應(yīng)得到沉淀的離子有Ba2+，鋁離子溶于過(guò)量氫氧化鈉生成的偏鋁酸鈉溶于反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀；第二份加足量BaCl2溶液后，生成白色沉淀，沉淀經(jīng)足量鹽酸洗滌、干燥后，得到11.65g固體．說(shuō)明沉淀不溶于酸，證明是硫酸鋇沉淀，原溶液中含有SO42-，判斷溶液中一定不含有Ba2+，向甲溶液中通入過(guò)量CO2，生成白色沉淀只能是氫氧化鋁沉淀，沉淀經(jīng)過(guò)濾、洗滌、灼燒后，得到1.02g固體為氧化鋁，原溶液中 含有Al3+，結(jié)合離子共存判斷溶液中一定不含有CO32-；結(jié)合溶液電荷守恒判斷溶液中的鉀離子存在。

（1）①中與氫氧化鈉共熱產(chǎn)生氣體的溶液中一定含有NH4+，所以100mL的溶液中含有NH4+的物質(zhì)的量濃度是0.02mol/0.1L=0.2mol/L；該過(guò)程無(wú)沉淀產(chǎn)生，說(shuō)明不存在Fe3＋、Mg2＋；

（2）②向甲溶液中通入過(guò)量CO2，因?yàn)榧兹芤褐写嬖谶^(guò)量的氫氧化鈉，所以通入二氧化碳后產(chǎn)生沉淀，則該沉淀一定是氫氧化鋁沉淀，加入的氫氧化鈉溶液使鋁離子轉(zhuǎn)化為偏鋁酸根離子，二氧化碳與偏鋁酸根離子反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫根離子，發(fā)生的離子方程式為AlO2—+ CO2(過(guò)) + 2H2O = Al(OH)3↓ + HCO3—，說(shuō)明原溶液中存在Al3＋，則一定不存在CO32-；1.02g固體為氫氧化鋁分解得到的氧化鋁的質(zhì)量，所以鋁離子的濃度為1.02g/102g/mol×2/0.1L=0.2mol/L；

（3）第二份加足量BaCl2溶液后，生成白色沉淀，不溶于鹽酸，則該沉淀只能是硫酸鋇沉淀，說(shuō)明原溶液中存在SO42-，則與硫酸根離子反應(yīng)的Ba2+一定不存在；硫酸鋇的質(zhì)量是1.02g，則SO42-的物質(zhì)的量濃度是11.65g/233g/mol/0.1L=0.5mol/L；

（4）根據(jù)以上分析，該溶液中一定不存在的離子是Fe3+、Mg2+、Ba2+、CO32-；

（5）根據(jù)電荷守恒，一定存在的離子中，c(NH4+)+3c(Al3＋)=0.8mol/L<2n(SO42-)=1.0mol/L，所以溶液中一定還存在陽(yáng)離子，則K+一定存在。