Question

【題目】（在Na+濃度為0.5 mol/L的某澄清溶液中，還可能含有下表中的若干種離子。（已知H2SiO3為不溶于水的膠狀沉淀，加熱時易分解為兩種氧化物）

陽離子	K+	Ag+	Ca2+	Ba2+
陰離子	NO3－	CO32-	SiO32-	SO42-

現取該溶液100mL進行如下實驗（氣體體積在標準狀況下測定）。

序號	實驗內容	實驗結果
Ⅰ	向該溶液中加入足量稀鹽酸	生成白色膠狀沉淀并放出標準狀況下0.56 L氣體
Ⅱ	將Ⅰ中產生的混合液過濾，對沉淀洗滌、灼燒至恒重，稱量所得固體質量	固體質量為2.4g
Ⅲ	向Ⅱ的濾液中滴加BaCl2溶液	無明顯現象

請回答下列問題：

（1）實驗Ⅰ能確定一定不存在的離子是________；

（2）實驗Ⅰ中生成氣體的離子方程式為________；

（3）通過實驗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和必要計算，填寫下表中陰離子的濃度（能計算出的，填寫計算結果，一定不存在的離子填“0”，不能確定是否存在的離子填“？”）_____。

陰離子	NO3－	CO32-	SiO32-	SO42-
c（mol/L）		0.25mol/L

（4）判斷K+是否存在，若存在，其最小濃度為________，若不存在，請說明理由：________。

Answer 1

【答案】Ag+、Ca2+、Ba2+CO32－＋2H＋ ＝ H2O＋CO2↑

陰離子	NO3－	CO32－	SiO32－	SO42－
c/molL-1	？	0.25	0.4	0

存在最小濃度為0.8 mol/L

【解析】

由題意知溶液為澄清溶液，因此溶液中含有的離子必須能大量共存。由實驗Ⅰ可知，該溶液中一定含有CO32-。與鹽酸反應生成CO2的物質的量＝＝0.025mol，則根據碳原子守恒可知，CO32－的濃度其濃度為＝＝0.25mol/L。溶液中含有CO32－，則一定沒有Ag+、Ca2+、Ba2+；由生成白色沉淀判斷溶液中一定含有SiO32-，發生反應SiO32-+2H+＝H2SiO3↓。根據實驗Ⅱ可知，2.4g是固體是二氧化硅，其物質的量＝＝0.04mol。則根據硅原子守恒可知SiO32-的濃度為＝0.4mol/L。由實驗Ⅲ可知溶液中不含SO42-，根據電荷守恒2c（CO32-）+2c（SiO32-）＝2×0.25mol/L+2×0.4mol/L＝1.3mol/L＞0.5mol/L，因此溶液中一定含有K+。由于不能確定NO3-是否存在，所以K＋濃度至少為0.8mol/L。

（1）由實驗Ⅰ可知，加入足量稀鹽酸生成白色沉淀并在標準狀況下放出0.56L氣體，則該溶液中一定含有CO32-、SiO32-，則一定沒有Ag+、Ca2+、Ba2+；

（2）實驗Ⅰ中生成氣體的離子方程式為：CO32－＋2H＋ ＝ H2O＋CO2↑；

（3）通過上述分析計算可知，

陰離子	NO3－	CO32－	SiO32－	SO42－
c/molL-1	？	0.25	0.4	0

（4）根據電荷守恒2c（CO32-）+2c（SiO32-）＝2×0.25mol/L+2×0.4mol/L＝1.3mol/L＞0.5mol/L，因此溶液中一定含有K+。由于不能確定NO3-是否存在，所以K＋濃度至少為0.8mol/L。