Question

今有一混合物的水溶液，只可能含有以下離子中的若干種：K⁺，NH₄⁺，Cl^-，Mg²⁺，Ba²⁺，CO₃^2-，SO₄^2-，現取三份100mL該溶液進行如下實驗：
（1）第一份加入AgNO₃溶液有沉淀產生
（2）第二份加足量NaOH溶液加熱后，收集到氣體0.04mol
（3）第三份加足量BaCl₂溶液后，得干燥沉淀6.27g，經足量鹽酸洗滌干燥后，沉淀質量為2.33g．
根據上述實驗，以下推測正確的是（　　）
①K⁺一定存在       ②100mL溶液中含0.01mol CO₃^2-
③Cl^-可能存在       ④Ba²⁺一定不存在，Mg²⁺可能存在．

A．①②③

B．①③

C．①②④

D．②③

Answer 1

分析：據題意分析，第一份溶液加入AgNO₃溶液有沉淀產生，推得可能含有Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-．第二份溶液加足量NaOH溶液加熱后收集到氣體，推得一定含有NH₄⁺，一定不存在Mg²⁺．第三份溶液利用發生的離子反應，經過計算、推得一定存在CO₃^2-、
SO₄^2-，一定不存在Ba²⁺；根據溶液中陰陽離子的電荷守恒，即可推出K⁺一定存在，由K⁺物質的量的變化分析Cl^-的情況．

解答：解：①根據題意，Ba²⁺和SO₄^2-，可發生離子反應生成BaSO₄沉淀，因此兩者不能大量共存．Ba²⁺和CO₃^2-可發生離子反應生成BaCO₃沉淀，因此兩者也不能大量共存．
第一份加入AgNO₃溶液有沉淀產生，可能發生Cl^-+Ag⁺═AgCl↓、CO₃^2-+2Ag⁺═Ag₂CO₃↓、SO₄^2-+2Ag⁺═Ag₂SO₄↓，所以可能含有Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-．
第二份加足量NaOH溶液加熱后，收集到氣體0.04mol，能和NaOH溶液加熱產生氣體的只能是NH₄⁺，而沒有沉淀產生說明一定不存在Mg²⁺（Mg²⁺可以和OH^-反應生產氫氧化鎂沉淀），故可確定一定含有NH₄⁺，一定不存在Mg²⁺，根據反應NH₄⁺+OH^-

△   .

NH₃↑+H₂O，產生NH₃為0.04mol，可得NH₄⁺也為0.04mol．
第三份加足量BaCl₂溶液后，得干燥沉淀6.27g，經足量鹽酸洗滌．干燥后，沉淀質量為2.33g．部分沉淀溶于鹽酸為BaCO₃，部分沉淀不溶于鹽酸為BaSO₄，發生反應CO₃^2-+Ba²⁺═BaCO₃↓、SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓，因為BaCO₃+2HCl═BaCl₂+CO₂↑+H₂O而使BaCO₃溶解．因此溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-，一定不存在Ba²⁺，由條件可知BaSO₄為2.33g，物質的量為

2.33g

233g/mol

=0.01mol，BaCO₃為6.27g-2.33g═3.94g，物質的量為

3.94g

197g/mol

=0.02mol，則CO₃^2-物質的量為0.02mol，CO₃^2-物質的量濃度為

0.02mol

0.1L

=0.2mol/L，由上述分析可得，溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺，一定不存在Mg²⁺、Ba²⁺．而CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺物質的量分別為0.02mol、0.01mol、0.04mol，CO₃^2-、SO₄^2-所帶負電荷分別為0.02mol×2、0.01mol×2，
共0.06mol，NH₄⁺所帶正電荷為0.04mol，根據溶液中電荷守恒，可知K⁺一定存在，故①正確；
②由上述分析可得，BaCO₃為6.27g-2.33g═3.94g，CO₃^2-物質的量為0.02mol，故②錯誤；
③根據溶液中電荷守恒，可知K⁺一定存在，且K⁺物質的量≥0.02mol，當K⁺物質的量＞0.02mol時，溶液中還必須存在Cl^-．因此當K⁺物質的量═0.02mol，溶液中不存在Cl^-，當K⁺物質的量＞0.02mol時，溶液中一定存在Cl^-，故③正確；
④溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺，Ba²⁺和CO₃^2-、SO₄^2-可發生離子反應生成BaCO₃↓、BaSO₄↓而不共存，因此Ba²⁺一定不存在，同時第二份加足量NaOH溶液加熱后，收集到氣體，沒有產生沉淀，說明一定不含Mg²⁺，故④錯誤；
故選B．

點評：本題考查離子的檢驗，采用定性實驗和定量計算分析相結合的模式，增大了解題難度，同時涉及離子共存、離子反應等都是解題需注意的信息，尤其是K⁺的確定易出現失誤．