Question

今有一混合物的水溶液，可能含有以下離子中的若干種：K⁺、NH₄⁺、Cl^-、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，現取三份各200mL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溶液無沉淀產生，加熱后，收集到氣體0.06mol 
（3）第三份加足量BaCl₂溶液后，得干燥沉淀12.54g，經足量鹽酸洗滌、干燥后，沉淀質量變為4.66g． 
根據上述實驗，下列推測正確的是（　　）

• A、依據電荷守恒，推測一定存在K⁺和NH₄⁺
• B、200mL溶液中含0.02mol CO₃^2-
• C、Ba²⁺一定不存在，Mg²⁺可能存在
• D、4.66g沉淀中含BaCO₃和BaSO₄

Answer 1

分析：1、根據題意分析，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⁺；
2、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：根據題意，Ba²⁺和SO₄^2-，可發生離子反應生成BaSO₄↓，因此兩者不能共存．Ba²⁺和CO₃^2-可發生離子反應生成BaCO₃↓，因此兩者也不能共存．
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0.06mol，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⁺．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0.06mol，可得NH₄⁺也為0.06mol．
第三份加足量BaCl₂溶液后，得干燥沉淀12.54g，經足量鹽酸洗滌．干燥后，沉淀質量為4.66g．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4.66g，物質的量為

4.66g

233g/mol

═0.02mol
BaCO₃為12.54g-4.66g═7.88g，物質的量為

7.88g

197g/mol

═0.04mol．
則CO₃^2-物質的量為0.04mol，CO₃^2-物質的量濃度為

0.04mol

0.2L

═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0.04mol、0.02mol、0.06mol，CO₃^2-、SO₄^2-所帶負電荷分別為0.04mol×2、0.02mol×2，共0.12mol，NH₄⁺所帶正電荷為0.06mol，根據溶液中電荷守恒，可知K⁺一定存在，K⁺物質的量≥0.06mol，當K⁺物質的量＞0.06mol時，溶液中還必須含有Cl^-；
A、上述分析可知一定含有K⁺和NH₄⁺，故A正確；
B、由上述分析可得，CO₃^2-物質的量為0.04mol，故B錯誤；
C、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↓，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C錯誤；
D、第三份加足量BaCl₂溶液后，得干燥沉淀12.54g，經足量鹽酸洗滌．干燥后，沉淀質量為4.66g．部分沉淀溶于鹽酸為BaCO₃，部分沉淀不溶于鹽酸為BaSO₄，沉淀質量為4.66g為BaSO₄，故D錯誤；
故選A．

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．