Question

5．某固體混合物中，可能含有下列離子中的幾種：K⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-，將該混合物溶于水后得澄清溶液，現(xiàn)取三份各100mL該溶液分別進(jìn)行如下實驗：
（1）在一份溶液中加入AgNO₃溶液，有白色沉淀生成；
（2）在另一份溶液中加入足量的NaOH溶液并加熱，收集到1.12L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）；
（3）在第三份溶液中加入足量的BaCl₂溶液有沉淀生成，經(jīng)稱量其質(zhì)量為6.27g，在該沉淀中加入足量的鹽酸，沉淀部分溶解，剩余固體質(zhì)量為2.33g．
根據(jù)上述實驗回答下列問題：
①溶液中一定不存在的離子是Ba²⁺、Mg²⁺；
②溶液中一定存在的陰離子有CO₃^2-、SO₄^2-，其物質(zhì)的量濃度分別為c（SO₄^2-）=0.1mol/L、c（CO₃^2-）=0.2mol/L；
③推斷K⁺是否存在并說理由：存在，經(jīng)過計算可知，只有存在K+溶液中的離子電荷才能守恒．

Answer 1

分析 ①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-等離子，且至少一種；
②1.12L氣體為氨氣，溶液中一定含有NH₄⁺，并且物質(zhì)的量為0.05mol；
③2.33g沉淀為硫酸鋇，6.27g沉淀為硫酸鋇和碳酸鋇的混合物；
再根據(jù)電荷守恒，得出是否存在鉀離子，以此解答該題．

解答 解：①碳酸銀、硫酸銀、氯化銀都是白色沉淀，因此實驗1得到沉淀無法確定是氯化銀，故實驗1對Cl^-是否存在的判斷是：不能確定；利用實驗2可知含有銨離子，利用實驗3可知沉淀一定是碳酸鋇和硫酸鋇，即溶液中一定含有CO₃^2-、SO₄^2-，碳酸鋇、碳酸鎂、硫酸鋇等都是不溶于水的沉淀，故可判知溶液一定不存在的離子是：Ba²⁺、Mg²⁺，
故答案為：Ba²⁺、Mg²⁺；
②結(jié)合①中分析可知溶液中一定含有的陰離子為CO₃^2-、SO₄^2-，由碳酸鋇可溶于鹽酸，硫酸鋇不溶于鹽酸可推知加入鹽酸后剩余2.33g固體為BaSO₄，利用硫守恒可知溶液中n（SO₄^2-）=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，c（SO₄^2-）=$\frac{0.01mol}{0.1L}$=0.1mol/L；6.27g固體中碳酸鋇的質(zhì)量為6.27g-2.33g=3.94g，利用碳守恒可知溶液中n（CO₃^2-）=$\frac{3.94g}{197g/mol}$=0.02mol，c（CO₃^2-）=$\frac{0.02mol}{0.1L}$=0.2mol/L，
故答案為：CO₃^2-、SO₄^2-；c（SO₄^2-）=0.1mol/L、c（CO₃^2-）=0.2mol/L；
③溶液中肯定存在的離子是NH₄⁺、CO₃^2-和SO₄^2-，經(jīng)計算，NH₄⁺的物質(zhì)的量為$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05 mol，利用②中分析、計算可知CO₃^2-、SO₄^2-的物質(zhì)的量分別為0.02 mol和0.01 mol，根據(jù)電荷守恒，n（+）=n（NH₄⁺）=0.05mol，n（-）=2n（CO₃^2-）+2n（SO₄^2-）=0.06mol，鉀離子一定存在，
故答案為：存在，經(jīng)過計算可知，只有存在K+溶液中的離子電荷才能守恒．

點評 本題考查物質(zhì)的檢驗和鑒別的實驗設(shè)計，為高考常見題型，題目難度中等，注意掌握常見離子的化學(xué)性質(zhì)及檢驗方法，本題中根據(jù)電荷守恒判斷鉀離子的存在為易錯點，做題時需要細(xì)致分析．