Question

【題目】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+、CO32-、Ba2+、SO42-．將該混合物溶于水后得澄清溶液，現取3份 100 mL該溶液分別進行如下實驗：

已知加熱時NH4++OH﹣NH3↑+H2O，回答下列問題：

(1)判斷混合物中Cl﹣是否一定存在__。（填“是”或“否”）

(2)寫出溶液中一定存在的離子及其物質的量濃度：__。

Answer 1

【答案】否 c（SO42-）=0.1 mol·L-1、c（CO32-）=0.2 mol·L-1、c（NH4+）=0.4 mol·L-1、c（K+）≥0.2 mol·L-1

【解析】

1．加入AgNO3溶液有沉淀產生，可能發生Cl-+Ag+═AgCl↓、CO32-+2Ag+═Ag2CO3↓、SO42-+2Ag+═Ag2SO4↓，所以可能含有Cl-、CO32-、SO42-；

2．加足量NaOH溶液加熱后，收集到0.896L氣體，物質的量為0.04mol，說明含有NH4+，而沒有沉淀產生說明一定不存在Mg2+，根據反應NH4++OH-═NH3↑+H2O，產生NH3為0.04mol，可得NH4+也為0.04mol；

3．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CO32-+Ba2+═BaCO3↓、SO42-+Ba2+═BaSO4↓，因為BaCO3+2HCl═BaCl2+CO2↑+H2O而使BaCO3溶解。因此溶液中一定存在CO32-、SO42-，一定不存在Ba2+。
由條件可知BaSO4為2.33g，物質的量為═0.01mol，則SO42-物質的量為0.01mol，SO42-物質的量濃度==0.1mol/L；

BaCO3為6.27g-2.33g═3.94g，物質的量為═0.02mol；則CO32-物質的量為0.02mol，CO32-物質的量濃度為═0.2mol/L；

由上述分析可得，溶液中一定存在CO32-、SO42-、NH4+，一定不存在Mg2+、Ba2+；而CO32-、SO42-、NH4+物質的量分別為0.02mol、0.01mol、0.04mol；CO32-、SO42-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，K+物質的量≥0.01 mol，當K+物質的量＞0.02 mol時，溶液中還必須含有Cl-；當K+物質的量=0.02 mol時，溶液中不含有Cl-，以此解答該題。

(1)碳酸銀、硫酸銀、氯化銀都是白色沉淀，實驗1得到的沉淀無法確定是否為氯化銀，不能判斷Cl﹣是否存在。

(2)加入NaOH溶液并加熱產生的氣體為NH3，NH4+的物質的量為=0.04 mol，c(NH4+)==0.4 mol·L-1。加入足量BaCl2溶液產生沉淀，當再加鹽酸時沉淀部分溶解，說明溶液中一定含有CO32-、SO42-；剩余2.33 g固體為BaSO4，利用硫守恒可知溶液中c(SO42-)==0.1 mol·L-1；6.27g固體中碳酸鋇的質量為6.27 g﹣2.33 g=3.94 g，利用碳守恒可知溶液中c(CO32-)==0.2 mol·L-1；溶液中肯定存在的離子是NH4+、CO32-和SO42-，由電荷守恒可知c(K+)≥0.1 mol·L-1×2+0.2 mol·L-1×2﹣0.4 mol·L-1×1=0.2 mol·L-1，溶液中一定存在K+。