Question

【題目】今有一混合物的水溶液，只可能含有以下離子中的若干種：K+、Al3+、Fe3+、Mg2+、Ba2+、NH4+、Cl-、CO32-、SO42-，現(xiàn)取兩份100mL溶液進行如下實驗：

①第一份加過量NaOH溶液加熱后，只收集到氣體0.02mol，無沉淀生成，同時得到溶液甲。

②在甲溶液中通入過量CO2，生成白色沉淀，沉淀經過濾、洗滌、灼燒，質量為1.02g。

③第二份加足量BaCl2溶液后，得白色沉淀，沉淀經足量鹽酸洗滌、干燥后，質量為11.65g。

根據上述實驗回答：

（1）一定不存在的離子是______________，不能確定是否存在的離子是_______________。

（2）試確定溶液中肯定存在的離子及其濃度（可不填滿）：

離子符號______，濃度______；離子符號______，濃度______；離子符號______，濃度______．

（3）試確定K+是否存在______（填“是”或“否”），判斷的理由是__________________________。

（4）設計簡單實驗驗證原溶液中可能存在的離子____________________________________。

Answer 1

【答案】 Fe3+、Mg2+、Ba2+、CO32- Cl－ SO42- 0.5 mol/L NH4+ 0.2 mol/L Al3+ 0.2 mol/L 是 依據電荷守恒，（電中性原則）陽離子正電荷總量小于陰離子負電荷總量，所以一定有K+存在 取少量原溶液于試管中，向其中加入足量的硝酸鋇溶液，過濾后，向濾液中加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，有白色沉淀生成證明存在氯離子

【解析】①第一份加過量NaOH溶液加熱后，只收集到氣體0.02mol，該氣體是氨氣，一定有銨根離子，銨根離子的物質的量是0.02mol，無沉淀生成，一定不含Fe3+、Mg2+；②在甲溶液中通入過量CO2，生成白色沉淀，該沉淀是氫氧化鋁，沉淀經過濾、洗滌、灼燒，得到氧化鋁，氧化鋁質量為1.02g，即0.01mol，根據鋁元素守恒，含有鋁離子的物質的量是0.02mol，一定不含CO32-；③第二份加足量BaCl2溶液后，得白色沉淀，即硫酸鋇沉淀，沉淀經足量鹽酸洗滌、干燥后，質量為11.65g，所以一定有SO42-，物質的量是=0.05mol，一定不含Ba2+，n(NH4+)+3n(Al3+)=0.02mol+3×0.02mol=0.08mol，2n(SO42-)=0.1mol，根據電荷守恒，一定存在鉀離子，因為不確定的是Cl-，鉀離子的最小物質的量是0.02mol，綜上知道，一定不存在的離子有：Fe3+、Mg2+、CO32-、Ba2+，一定存在的離子有：K+、SO42-、NH4+、Al3+，不能確定的是Cl-。

(1)一定不存在的離子是Fe3+、Mg2+、CO32-、Ba2+，不能確定的是Cl-，故答案為：Fe3+、Mg2+、CO32-、Ba2+；Cl-；

(2)肯定存在的離子是K+、SO42-、NH4+、Al3+，NH4+的物質的量是0.02mol，體積是0.1L，所以c(NH4+)=0.2mol/L，SO42-物質的量是0.05mol，體積是0.1L，所以c(SO42-)=0.5mol/L，Al3+的物質的量是0.02mol，體積是0.1L，所以c(Al3+)=0.2mol/L，鉀離子的濃度隨著氯離子而定，即c(K+)≥0.2mol/L，故答案為：SO42-；0.5mol/L；NH4+；0.2mol/L；Al3+；0.2mol/L；

(3)據電荷守恒，一定存在鉀離子，因為n(NH4+)+3n(Al3+)=0.02mol+3×0.02mol=0.08mol，2n(SO42-)=0.1mol，根據電荷守恒，一定存在鉀離子，故答案為：是；依據電荷守恒，陽離子正電荷總量小于陰離子負電荷總量，所以一定有K+存在；

(4)不能確定的是Cl-，檢驗試劑可以采用硝酸酸化的硝酸銀溶液，具體檢驗方法是：取少量原溶液于試管中，向其中加入足量的硝酸鋇溶液，過濾后，向濾液中加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，有白色沉淀生成證明存在氯離子，故答案為：取少量原溶液于試管中，向其中加入足量的硝酸鋇溶液，過濾后，向濾液中加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，有白色沉淀生成證明存在氯離子。