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⁺、NH₄⁺、Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-，現(xiàn)分別取100mL的兩等份溶液進行如下實驗：
①第一份加過量NaOH溶液后加熱，收集到0.02mol氣體，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、干燥、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．
依據(jù)實驗回答下列問題：
（1）由①可知一定存在的離子為

 

，其濃度為

 

mol?L^-1．
（2）寫出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）綜合上面三個實驗，該混合物的水溶液中一定不存在的離子是

 

（填離子符號）．
（5）某同學(xué)通過分析認為該溶液中一定存在K⁺，他的理由是

 

．

Answer 1

考點：常見陽離子的檢驗,常見陰離子的檢驗

專題：物質(zhì)檢驗鑒別題

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．

解答： 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）由①可知存在離子NH₄⁺ 物質(zhì)的量濃度=

0.02mol

0.1L

=0.2 mol/L；故答案為：NH₄⁺；0.2；
（2）由②可知存在離子為Al³⁺，先與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉，偏鋁酸鈉與二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，此反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為：AlO₂^-+CO₂（過）+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃ ^-，故答案為：AlO₂^-+CO₂（過）+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃ ^-；
（3）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=

11.65g

233g/mol

=0.05mol，SO₄^2- 物質(zhì)的量濃度=

0.05mol

0.1L

=0.5 mol/L，故答案為：SO₄^2-；0.5 mol/L；
（4）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-；
（5）依據(jù)溶液中電荷守恒，陽離子正電荷總量小于陰離子負電荷總量，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：依據(jù)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．

點評：本題考查了常見離子的檢驗方法，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算是解答的關(guān)鍵，題目難度中等．