Question

5．有一混合物水溶液，可能含有以下離子中的若干種：K⁺、NH₄⁺、Cl^-、Fe³⁺、Mg²⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，現(xiàn)各取100mL溶液三份進行實驗．
（1）向第一份加入AgNO₃溶液，有白色沉淀產(chǎn)生；
（2）向第二份加入足量NaOH溶液后加熱，收集氣體0.896L（標準狀況）；
（3）向第三份加入足量的BaCl₂溶液，得到沉淀6.27g，沉淀經(jīng)足量鹽酸洗滌后，剩余2.33g．
試回答下列問題：
（1）肯定存在的離子有K⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，肯定不存在的離子有Fe³⁺、Mg²⁺．
（2）可能存在的離子是Cl^-，為確定該離子是否存在，可取少許原試液，然后加入足量的稀硝酸和硝酸鋇溶液，過濾，向濾液中滴入AgNO₃溶液，若有白色沉淀生成，則證明有Cl^-存在（填實驗操作）．
（3）試分別確定肯定存在的離子在原溶液中各自的物質(zhì)的量濃度：

離子	物質(zhì)的量濃度
NH4+	0.4mol•L-1
CO32-	0.2mol•L-1
SO42-	0.1mol•L-1
K+	-≥0.2mol/l

Answer 1

分析 由I實驗可知，向第一份溶液中加入AgNO₃溶液，有白色沉淀產(chǎn)生，白色沉淀為AgCl或碳酸銀、硫酸銀；
由Ⅱ可知，向第二份溶液中加入足量NaOH 溶液后加熱，收集到0.896L（標準狀況）氣體，氣體為氨氣，其物質(zhì)的量為$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，原溶液中一定含NH₄⁺；
由Ⅲ可知，向第三份溶液中加入足量BaCl₂溶液，得到沉淀6.27g，沉淀經(jīng)足量鹽酸洗滌后剩余2.33g，則含SO₄^2-的物質(zhì)的量為$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，含CO₃^2-的物質(zhì)的量為$\frac{6.27g-2.33g}{197g/mol}$=0.02mol，結(jié)合離子共存、電荷守恒解答．

解答 解：由I實驗可知，向第一份溶液中加入AgNO₃溶液，有白色沉淀產(chǎn)生，白色沉淀為AgCl或碳酸銀、硫酸銀；
由Ⅱ可知，向第二份溶液中加入足量NaOH 溶液后加熱，收集到0.896L（標準狀況）氣體，氣體為氨氣，其物質(zhì)的量為$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，原溶液中一定含NH₄⁺；
由Ⅲ可知，向第三份溶液中加入足量BaCl₂溶液，得到沉淀6.27g，沉淀經(jīng)足量鹽酸洗滌后剩余2.33g，則含SO₄^2-的物質(zhì)的量為$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，含CO₃^2-的物質(zhì)的量為$\frac{6.27g-2.33g}{197g/mol}$=0.02mol，由離子共存可知，一定不存在Fe³⁺、Mg²⁺，由電荷守恒可知，0.01mol×2+0.02mol×2＞0.04mol，可知一定含陽離子K⁺，不能確定是否含Cl^-，
（1）由上述分析可知，一定存在K⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，一定不存在Fe³⁺、Mg²⁺，故答案為：K⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-；Fe³⁺、Mg²⁺；
（2）由上述分析可知，可能存在Cl^-；為確定該離子是否存在，可取少量原試液，然后加入足量的稀硝酸和硝酸鋇溶液，過濾，向濾液中滴入AgNO₃溶液，若有白色沉淀生成，則證明有Cl^-存在，故答案為：Cl^-；加入足量的稀硝酸和硝酸鋇溶液，過濾，向濾液中滴入AgNO₃溶液，若有白色沉淀生成，則證明有Cl^-存在；
（3）由分析可知溶液中SO₄^2-的物質(zhì)的量為$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，c（SO₄^2-）=0.1mol•L^-1，含CO₃^2-的物質(zhì)的量為$\frac{6.27g-2.33g}{197g/mol}$=0.02mol，c（CO₃^2-）=0.2mol•L^-1，收集到0.896L（標準狀況）氣體，氣體為氨氣，其物質(zhì)的量為$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，cNH₄⁺）=0.4mol•L^-1，原溶液中一定含NH₄⁺；根據(jù)電荷守恒，c（K⁺）+c（NH₄⁺）=2c（CO₃^2-）+2c（SO₄^2-）+c（Cl^-），所以c（K⁺）+0.4mol•L^-1=2×0.2mol•L^-1+2×0.1mol•L^-1-+c（Cl^-），則以c（K⁺）+0.2mol•L^-1+c（Cl^-）≥0.2mol/l，故答案為：

離子	物質(zhì)的量濃度
NH4+	0.4mol•L-1
CO32-	0.2mol•L-1
SO42-	0.1mol•L-1
K+	≥0.2mol/l

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點評 本題考查物質(zhì)的檢驗及推斷，為高頻考點，把握現(xiàn)象與反應(yīng)、離子推斷的關(guān)系為解答的關(guān)鍵，實驗Ⅲ中白色沉淀為解答的突破口，側(cè)重分析與計算、推斷能力的考查，注意電荷守恒的應(yīng)用，題目難度中等．