Question

9．甲溶液可能含有K⁺、Ca²⁺、NH₄⁺、Cu²⁺、NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-八種離子中的若干種．為確定甲溶液的組成，將其分成兩等份，進(jìn)行如下實驗：
①向一份溶液中加入足量的NaOH濃溶液并加熱，產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為4.48L．
②向另一份溶液中加入0.6mol/L的BaCl₂溶液500mL，恰好可以與溶液中的離子完全反應(yīng)，過濾得66.3g沉淀及濾液．
③向上述沉淀中加入過量的鹽酸，產(chǎn)生的氣體通入足量澄清的石灰水中，得到一定量的沉淀X．
④向上述濾液中加入1mol/LAgNO₃溶液650mL，恰好可完全反應(yīng)．據(jù)此，請回答下列問題（用相應(yīng)的離子符號表示）：
（1）上述實驗③中得到沉淀X的質(zhì)量為10g；生成沉淀X的離子方程式為Ca²⁺+CO₂+2OH^-=CaCO₃↓+H₂O．
（2）甲溶液中一定不存在的離子是Ca²⁺、Cu²⁺；可能存在的離子是NO₃^-．
（3）甲溶液一定存在的離子中，物質(zhì)的量最大的離子是K⁺；物質(zhì)的量最小的離子是Cl^-，此物質(zhì)的量最小的離子其物質(zhì)的量為0.1mol．

Answer 1

分析 ①向一份溶液中加入足量的NaOH濃溶液并加熱，產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為4.48L，應(yīng)生成NH₃，則一定含有NH₄⁺，
②向另一份溶液中加入0.6mol/L的BaCl₂溶液500mL，恰好可以與溶液中的離子完全反應(yīng)，過濾得66.3g沉淀及濾液，沉淀可能為BaSO₄或BaCO₃或二者都有，如為BaSO₄，
則m（BaSO₄）=0.6mol/L×0.5L×233g/mol=69.9g，如為BaCO₃，m（BaCO₃）=0.6mol/L×0.5L×197g/mo=l59.1g，則說明甲中含有SO₄^2-、CO₃^2-；
③向上述沉淀中加入過量的鹽酸，產(chǎn)生的氣體通入足量澄清的石灰水中，得到一定量的沉淀X，則說明含有CO₃^2-，則一定不存在Ca²⁺、Cu²⁺；
④向上述濾液中加入1mol/LAgNO₃溶液650mL，恰好可完全反應(yīng)，可知濾液中n（Cl^-）=1mol/L×0.65L=0.65mol，而②加入n（Cl^-）=0.6mol/L×2×0.5L=0.6mol，則說明甲中含有Cl^-，以此解答該題．

解答 解：①向一份溶液中加入足量的NaOH濃溶液并加熱，產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為4.48L，應(yīng)生成NH₃，則一定含有NH₄⁺，且n（NH₄⁺）=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol；
②向另一份溶液中加入0.6mol/L的BaCl₂溶液500mL，恰好可以與溶液中的離子完全反應(yīng)，過濾得66.3g沉淀及濾液，沉淀可能為BaSO₄或BaCO₃或二者都有，如為BaSO₄，
則m（BaSO₄）=0.6mol/L×0.5L×233g/mol=69.9g，如為BaCO₃，m（BaCO₃）=0.6mol/L×0.5L×197g/mo=l59.1g，則說明甲中含有SO₄^2-、CO₃^2-，設(shè)分別為xmol，為ymol，
則$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.3}\\{233x+197y=66.3}\end{array}\right.$，x=0.2，y=0.1；
③向上述沉淀中加入過量的鹽酸，產(chǎn)生的氣體通入足量澄清的石灰水中，得到一定量的沉淀X，則說明含有CO₃^2-，則一定不存在Ca²⁺、Cu²⁺；
④向上述濾液中加入1mol/LAgNO₃溶液650mL，恰好可完全反應(yīng)，可知濾液中n（Cl^-）=1mol/L×0.65L=0.65mol，而②加入n（Cl^-）=0.6mol/L×2×0.5L=0.6mol，則說明甲中含有Cl^-，且n（Cl^-）=0.65mol-0.6mol=0.05mol，如不含NO₃^-，則由電荷守恒可知一定含有K⁺，由n（K⁺）+n（NH₄⁺）=2n（CO₃^2-）+2n（SO₄^2-）+n（Cl^-），
則n（K⁺）=2×0.1mol+2×0.2mol+0.05mol-0.2mol=0.45mol，
因分成兩份，則甲含有0.4molNH₄⁺、0.9molK⁺、0.4molSO₄^2-、0.2molCO₃^2-、0.1molCl^-，如含有NO₃^-，則K⁺大于0.9mol，
（1）上述實驗③中得到沉淀X為碳酸鈣，質(zhì)量為0.1mol×100g/mol=10g，生成沉淀X的離子方程式為Ca²⁺+CO₂+2OH^-=CaCO₃↓+H₂O，
故答案為：10g；Ca²⁺+CO₂+2OH^-=CaCO₃↓+H₂O；
（2）由以上分析可知一定不存在Ca²⁺、Cu²⁺，不能確定是否含有NO₃^-，故答案為：Ca²⁺、Cu²⁺；NO₃^-；
（3）甲含有0.4molNH₄⁺、0.9molK⁺、0.4molSO₄^2-、0.2molCO₃^2-、0.1molCl^-，如含有NO₃^-，則K⁺大于0.9mol，
則物質(zhì)的量最大的離子是K⁺；物質(zhì)的量最小的離子是Cl^-，此物質(zhì)的量最小的離子其物質(zhì)的量為0.1mol．
故答案為：K⁺；Cl^-；0.1mol．

點評 本題考查物質(zhì)的鑒別以及混合物的計算，為高考常見題型，側(cè)重于學(xué)生的分析、計算能力的考查，注意利用反應(yīng)的不同現(xiàn)象來區(qū)分是解答的關(guān)鍵，明確無機(jī)物之間的反應(yīng)即可解答，題目難度中等．