Question

16．由幾種離子化合物組成的混合物，含有以下離子中的若干種：K⁺、Cl^-、NH₄⁺、Mg²⁺、CO₃^2-、Ba²⁺、SO₄^2-．將該混合物溶于水后得澄清溶液，現(xiàn)取3份100mL該溶液分別進行如下實驗：

實驗序號	實驗內(nèi)容	實驗結(jié)果
1	加AgNO3溶液	有白色沉淀生成
2	加足量NaOH溶液并加熱	收集到氣體1.12L（已折算成標準狀況下的體積）
3	加足量BaCl2溶液，反應后進行過濾、洗滌、干燥、稱量；再向沉淀中加足量稀鹽酸，然后干燥、稱量	第一次稱量讀數(shù)為6.27g，第二次稱量讀數(shù)為2.33g

試回答下列問題：
（1）根據(jù)實驗1～3判斷混合物中一定不存在的離子是Mg²⁺、Ba²⁺；
（2）寫出實驗3中的空格處的實驗操作過濾、洗滌；
（3）根據(jù)實驗對Cl^-是否存在的判斷是不能確定（填“一定存在”、“一定不存在”或“不能確定”）；
（4）溶液中K⁺是否存在？一定存在（填“一定存在”、“一定不存在”或“不能確定”）；若“一定存在”，則K⁺物質(zhì)的量濃度的范圍＞0.1 mol•L^-1（若“一定不存在”或“不能確定”不填此空）．

Answer 1

分析 因碳酸銀、硫酸銀、氯化銀都是白色沉淀，因此實驗1對確定是否含有氯離子不能確定；利用實驗2可知含有銨離子，利用實驗3可知沉淀一定是碳酸鋇和硫酸鋇，即溶液中一定含有CO₃^2-、SO₄^2-，則溶液中一定不含Ba²⁺、Mg²⁺；碳酸鋇可溶于鹽酸，硫酸鋇不溶于鹽酸，因此加入鹽酸后剩余2.33g固體為BaSO₄，利用硫、碳守恒即可求算出溶液中c（SO₄^2-）、（CO₃^2-）的物質(zhì)的量濃度，加足量NaOH溶液并加熱，產(chǎn)生氣體是氨氣，溶液中肯定存在的離子是NH₄⁺、CO₃^2-和SO₄^2-，經(jīng)計算，NH₄⁺的物質(zhì)的量為0.05 mol，CO₃^2-、SO₄^2-的物質(zhì)的量分別為0.02 mol和0.01 mol，根據(jù)電荷守恒得K⁺一定存在．

解答 解：（1）碳酸銀、硫酸銀、氯化銀都是白色沉淀，因此實驗1得到沉淀無法確定是氯化銀，故實驗1對Cl^-是否存在的判斷是：不能確定；利用實驗2可知含有銨離子，利用實驗3可知沉淀一定是碳酸鋇和硫酸鋇，即溶液中一定含有CO₃^2-、SO₄^2-，碳酸鋇、碳酸鎂、硫酸鋇等都是不溶于水的沉淀，故可判知溶液一定不存在的離子是：Ba²⁺、Mg²⁺，故答案為：Ba²⁺、Mg²⁺；
（2）加足量BaCl₂ 溶液，對所得沉淀進行過濾、洗滌、干燥、稱量，得到的4.66是碳酸鋇和硫酸鋇，再向沉淀中加足量稀鹽酸，然后干燥、稱量，得到的是硫酸鋇，故答案為：過濾、洗滌；
（3）結(jié)合（1）（2）中分析可知溶液中一定含有的陰離子為CO₃^2-、SO₄^2-，由碳酸鋇可溶于鹽酸，硫酸鋇不溶于鹽酸可推知加入鹽酸后剩余2.33g固體為BaSO₄，利用硫守恒可知溶液中n（SO₄^2-）=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，c（SO₄^2-）=$\frac{0.01mol}{0.1L}$=0.1mol/L；6.27g固體中碳酸鋇的質(zhì)量為6.27g-2.33g=3.94g，利用碳守恒可知溶液中n（CO₃^2-）=$\frac{3.94g}{197g/mol}$=0.02mol，c（CO₃^2-）=$\frac{0.02mol}{0.1L}$=0.2mol/L，溶液中肯定存在的離子是NH₄⁺、CO₃^2-和SO₄^2-，經(jīng)計算，NH₄⁺的物質(zhì)的量為$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05 mol，利用（2）中分析、計算可知CO₃^2-、SO₄^2-的物質(zhì)的量分別為0.02 mol和0.01 mol，根據(jù)電荷守恒，n（正電荷）=n（NH₄⁺）=0.05mol，n（負電荷）=2n（CO₃^2-）+2n（SO₄^2-）=0.06mol，鉀離子一定存在，氯離子無法判斷是否存在，故答案為：不能確定；
（4）溶液中肯定存在的離子是NH₄⁺、CO₃^2-和SO₄^2-，經(jīng)計算，NH₄⁺的物質(zhì)的量為$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05 mol，利用（2）中分析、計算可知CO₃^2-、SO₄^2-的物質(zhì)的量分別為0.02 mol和0.01 mol，根據(jù)電荷守恒，n（正電荷）=n（NH₄⁺）=0.05mol，n（負電荷）=2n（CO₃^2-）+2n（SO₄^2-）=0.06mol，鉀離子一定存在，最小濃度是0.1 mol•L^-1，
故答案為：一定存在；＞0.1 mol•L^-1．

點評 本題考查離子檢驗，解答時需結(jié)合定量計算，思維容量大，方法靈活，值得研究該類試題的解法與命題意境．