Question

【題目】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+、Al3+、Fe3+、Mg2+、Ba2+、NH4+、Cl﹣、CO32﹣、SO42﹣ ， 現取兩份100mL溶液進行如下實驗： ①第一份加過量NaOH溶液加熱后，只收集到氣體0.02mol，無沉淀生成，同時得到溶液甲．
②在甲溶液中通入過量CO2 ， 生成白色沉淀，沉淀經過濾、洗滌、灼燒，質量為1.02g．
③第二份加足量BaCl2溶液后，得白色沉淀，沉淀經足量鹽酸洗滌、干燥后，質量為11.65g．
根據上述實驗回答：
（1）一定不存在的離子是 ， 不能確定是否存在的離子是 ．
（2）試確定溶液中肯定存在的離子及其濃度（可不填滿）： 離子符號 ， 濃度；
離子符號 ， 濃度；
離子符號 ， 濃度 ．
（3）試確定K+是否存在（填“是”或“否”），判斷的理由是 ．
（4）設計簡單實驗驗證原溶液中可能存在的離子 ．

Answer 1

【答案】
（1）Fe3+、Mg2+、CO32﹣、Ba2+；Cl﹣
（2）SO42﹣；0.5mol/L；NH4+；0.2mol/L；Al3+；0.2mol/L
（3）是；溶液中肯定存在的離子Al3+、NH4+、SO42﹣ ， 經計算Al3+、NH4+物質的量都是0.02mol，SO42﹣物質的量是0.05mol，根據電荷守恒，K+一定存在
（4）取少量原溶液于試管中，向其中加入足量的硝酸鋇溶液，過濾后，向濾液中加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，有白色沉淀生成證明存在氯離子
【解析】解：①第一份加過量NaOH溶液加熱后，只收集到氣體0.02mol，該氣體是氨氣，一定有銨根離子，銨根離子的物質的量是0.02mol，無沉淀生成，一定不含Fe3+、Mg2+；②在甲溶液中通入過量CO2 ， 生成白色沉淀，該沉淀是氫氧化鋁，沉淀經過濾、洗滌、灼燒，得到氧化鋁，氧化鋁質量為1.02g，即0.01mol，根據鋁元素守恒，含有鋁離子的物質的量是0.02mol，一定不含CO32﹣ ， ③第二份加足量BaCl2溶液后，得白色沉淀，即硫酸鋇沉淀，沉淀經足量鹽酸洗滌、干燥后，質量為11.65g，所以一定有SO42﹣ ， 物質的量是 =0.05mol，一定不含Ba2+ ， n（NH4+）+3n（Al3+）=0.02mol+3×0.02mol=0.08mol，2n（SO42﹣）=0.1mol，根據電荷守恒，一定存在鉀離子，因為不確定的是Cl﹣ ， 鉀離子的最小物質的量是0.02mol， 綜上 知道，一定不存在的離子有：Fe3+、Mg2+、CO32﹣、Ba2+ ， 一定存在的離子有：K+、SO42﹣、NH4+、Al3+ ， 不能確定的是Cl﹣ ． （1）一定不存在的離子是Fe3+、Mg2+、CO32﹣、Ba2+ ， 不能確定的是Cl﹣ ， 所以答案是：Fe3+、Mg2+、CO32﹣、Ba2+ ， Cl﹣；（2）肯定存在的離子是K+、SO42﹣、NH4+、Al3+ ， NH4+的物質的量是0.02mol，體積是0.1L，所以c（NH4+）=0.2mol/L，SO42﹣物質的量是0.05mol，體積是0.1L，所以c（SO42﹣）=0.5mol/L，Al3+的物質的量是0.02mol，體積是0.1L，所以c（Al3+）=0.2mol/L，鉀離子的濃度隨著氯離子而定，即c（K+）≥0.2mol/L
， 所以答案是：SO42﹣、0.5mol/L；NH4+、0.2mol/L；Al3+、0.2mol/L；（3）據電荷守恒，一定存在鉀離子，因為n（NH4+）+3n（Al3+）=0.02mol+3×0.02mol=0.08mol，2n（SO42﹣）=0.1mol，根據電荷守恒，一定存在鉀離子，
所以答案是：是；溶液中肯定存在的離子Al3+、NH4+、SO42﹣ ， 經計算Al3+、NH4+物質的量都是0.02mol，SO42﹣物質的量是0.05mol，根據電荷守恒，K+一定存在；（4）不能確定的是Cl﹣ ， 檢驗試劑可以采用硝酸酸化的硝酸銀溶液，具體檢驗方法是：取少量原溶液于試管中，向其中加入足量的硝酸鋇溶液，過濾后，向濾液中加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，有白色沉淀生成證明存在氯離子，
所以答案是：取少量原溶液于試管中，向其中加入足量的硝酸鋇溶液，過濾后，向濾液中加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，有白色沉淀生成證明存在氯離子．