Question

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⁺、N、Cl^-、C、S，現(xiàn)分別取100mL的兩等份溶液進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
①第一份加過量NaOH溶液后加熱，只收集到氣體0.02mol，無沉淀生成，同時得到溶液甲．
②向甲溶液中通入過量CO₂，生成白色沉淀，沉淀經(jīng)過濾、洗滌、灼燒后，得到1.02g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11.65g固體．
回答：
（1）一定不存在的離子是______（填離子符號，下同）．
（2）由①可知存在離子為______，濃度______．
由②可知存在離子為______，濃度______．
由③可知存在離子為______，濃度______．
（3）K⁺是否存在？______（填“是”或“否”），理由是______．

Answer 1

解：第一份加過量NaOH溶液后加熱，只收集到氣體0.02mol，無沉淀生成，同時得到溶液甲，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，無沉淀生成證明溶液中一定不含F(xiàn)e³⁺、Mg²⁺；向甲溶液中通入過量CO₂，生成白色沉淀，沉淀經(jīng)過濾、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．說明沉淀不溶于酸，證明是硫酸鋇沉淀，原溶液中含有SO₄^2-，判斷溶液中一定不含有Ba²⁺，向甲溶液中通入過量CO₂，生成白色沉淀只能是氫氧化鋁沉淀，沉淀經(jīng)過濾、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CO₃^2-；一定含有的離子為NH₄⁺ Al³⁺SO₄^2-；
（1）依據(jù)上述分析判斷，一定不存在的離子為：Fe³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-，故答案為：Fe³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-；
（2）由①可知存在離子NH₄⁺ 物質(zhì)的量濃度==0.2 mol/L；
由②可知存在離子為Al³⁺，沉淀經(jīng)過濾、洗滌、灼燒后，得到1.02g固體為氧化鋁物質(zhì)的量==0.01mol，溶液中Al³⁺的物質(zhì)的量濃度==0.2 mol/L；
由③可知存在離子為SO₄^2-；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固體為硫酸鋇，物質(zhì)的量==0.05mol，SO₄^2- 物質(zhì)的量濃度==0.5 mol/L，故答案為：NH₄⁺；0.2 mol/L；Al³⁺；0.2 mol/L；SO₄^2-；0.5 mol/L；
（3）依據(jù)溶液中電荷守恒，陽離子正電荷總量小于陰離子負(fù)電荷總量，陽離子電荷數(shù)為0.8mol，陰離子若只有硫酸根離子時電荷數(shù)為1mol，所以一定有K⁺存在，
故答案為：是；依據(jù)電荷守恒，陽離子正電荷總量小于陰離子負(fù)電荷總量，所以一定有K⁺存在．
分析：第一份加過量NaOH溶液后加熱，只收集到氣體0.02mol，無沉淀生成，同時得到溶液甲，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，無沉淀生成證明溶液中一定不含F(xiàn)e³⁺、Mg²⁺；向甲溶液中通入過量CO₂，生成白色沉淀，沉淀經(jīng)過濾、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．說明沉淀不溶于酸，證明是硫酸鋇沉淀，原溶液中含有SO₄^2-，判斷溶液中一定不含有Ba²⁺，向甲溶液中通入過量CO₂，生成白色沉淀只能是氫氧化鋁沉淀，沉淀經(jīng)過濾、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CO₃^2-；結(jié)合溶液電荷守恒判斷溶液中的鉀離子存在．
點(diǎn)評：本題考查了常見離子的檢驗(yàn)方法，離子性質(zhì)的應(yīng)用，反應(yīng)現(xiàn)象的判斷，離子共存的分析應(yīng)用，明確鋁離子、硫酸根離子、銨根離子的分析判斷和計(jì)算是解答的關(guān)鍵，題目難度中等．