Question

【題目】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－、CO32-、SO42-，現分別取100 mL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0.02 mol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，沉淀經過濾、洗滌、干燥、灼燒后，得到1.02 g固體。

③第二份加足量BaCl2溶液后，生成白色沉淀，沉淀經足量鹽酸洗滌、干燥后，得到11.65 g固體。

依據實驗回答下列問題：

（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）某同學通過分析認為該溶液中一定存在K＋，他的理由是_______。

Answer 1

【答案】NH4+ 0.2 AlO2—+ CO2(過) + 2H2O = Al(OH)3↓ + HCO3— SO42- 0.5 Fe3+、Mg2+、Ba2+、CO32- 已知的NH4+、Al3+的正電荷總量小于SO42-負電荷總量 ，依據電荷守恒，一定有K+存在

【解析】

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，依據離子性質分析推斷，與氫氧化鈉生成氣體的一定是NH4+離子，生成氣體NH3物質的量為0.02mol，無沉淀生成證明溶液中一定不含Fe3+、Mg2+；向甲溶液中通入過量CO2，生成白色沉淀，沉淀經過濾、洗滌、灼燒后，得到1.02g固體．能與二氧化碳反應得到沉淀的離子有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SO42-，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+，結合離子共存判斷溶液中一定不含有CO32-；結合溶液電荷守恒判斷溶液中的鉀離子存在。

（1）①中與氫氧化鈉共熱產生氣體的溶液中一定含有NH4+，所以100mL的溶液中含有NH4+的物質的量濃度是0.02mol/0.1L=0.2mol/L；該過程無沉淀產生，說明不存在Fe3＋、Mg2＋；

（2）②向甲溶液中通入過量CO2，因為甲溶液中存在過量的氫氧化鈉，所以通入二氧化碳后產生沉淀，則該沉淀一定是氫氧化鋁沉淀，加入的氫氧化鈉溶液使鋁離子轉化為偏鋁酸根離子，二氧化碳與偏鋁酸根離子反應生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫根離子，發生的離子方程式為AlO2—+ CO2(過) + 2H2O = Al(OH)3↓ + HCO3—，說明原溶液中存在Al3＋，則一定不存在CO32-；1.02g固體為氫氧化鋁分解得到的氧化鋁的質量，所以鋁離子的濃度為1.02g/102g/mol×2/0.1L=0.2mol/L；

（3）第二份加足量BaCl2溶液后，生成白色沉淀，不溶于鹽酸，則該沉淀只能是硫酸鋇沉淀，說明原溶液中存在SO42-，則與硫酸根離子反應的Ba2+一定不存在；硫酸鋇的質量是1.02g，則SO42-的物質的量濃度是11.65g/233g/mol/0.1L=0.5mol/L；

（4）根據以上分析，該溶液中一定不存在的離子是Fe3+、Mg2+、Ba2+、CO32-；

（5）根據電荷守恒，一定存在的離子中，c(NH4+)+3c(Al3＋)=0.8mol/L<2n(SO42-)=1.0mol/L，所以溶液中一定還存在陽離子，則K+一定存在。