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+、Fe2+、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，加鹽酸不溶解，經過濾、洗滌、干燥后，稱得沉淀質量為13.98g。

（1）由上述實驗可確定溶液中一定不存在的離子是______________，不能確定是否存在的離子是_______，檢驗該離子需使用何種試劑或方法______________。

（2）由題意可知此溶液呈________性（答酸性、堿性或中性），上述金屬離子中既能被氧化又能被還原的離子是___________。

（3）鉀離子是否存在（是或否）：_______，若存在其濃度范圍為（沒有則不答）：_________。

Answer 1

【答案】Fe2+、Mg2+、Ba2+、CO32-Cl-HNO3、AgNO3酸性Fe2+是≧0.4mol/L

【解析】

第一份加過量NaOH溶液后加熱，只收集到氣體0.02mol，無沉淀生成，同時得到溶液甲，依據離子性質分析推斷，與氫氧化鈉生成氣體的一定是NH4+離子，生成氣體NH3物質的量為0.02mol，無沉淀生成證明溶液中一定不含Fe3+、Mg2+；向甲溶液中通入過量CO2，生成白色沉淀，沉淀經過濾、洗滌、灼燒后，得到1.02g固體．能與二氧化碳反應得到沉淀的離子有Ba2+，鋁離子溶于過量氫氧化鈉生成的偏鋁酸鈉溶于反應生成氫氧化鋁沉淀；第二份加足量BaCl2溶液后，生成白色沉淀，沉淀經足量鹽酸洗滌、干燥后，得到13.98g固體．說明沉淀不溶于酸，證明是硫酸鋇沉淀，原溶液中含有SO42-，判斷溶液中一定不含有Ba2+，向甲溶液中通入過量CO2，生成白色沉淀只能是氫氧化鋁沉淀，沉淀經過濾、洗滌、灼燒后，得到1.02g固體為氧化鋁，原溶液中含有Al3+，結合離子共存判斷溶液中一定不含有CO32-；一定含有的離子為NH4+、Al3+、SO42-。（1）由上述實驗可確定溶液中一定不存在的離子是Fe2+、Mg2+、Ba2+、CO32-，不能確定是否存在的離子是Cl-，檢驗該離子需使用的試劑為HNO3、AgNO3，取少量溶液于試管中滴加過量的稀硝酸，無明顯現象，再滴加硝酸銀溶液產生白色沉淀則原溶液中含有Cl-，若無白色沉淀產生則原溶液中不含Cl-；

（2）一定含有的離子為NH4+、Al3+、SO42-，由題意可知此溶液水解使溶液呈酸性，上述金屬離子中既能被氧化又能被還原的離子是Fe2+；

（3）由①可知存在離子NH4+物質的量濃度==0.2 mol/L；由②可知存在離子為Al3+，沉淀經過濾、洗滌、灼燒后，得到1.02g固體為氧化鋁物質的量==0.01mol，溶液中Al3+的物質的量濃度==0.2 mol/L；由③可知存在離子為SO42-；第二份加足量BaCl2溶液后，生成白色沉淀，沉淀經足量鹽酸洗滌、干燥后，得到13.89g固體為硫酸鋇，物質的量= =0.06mol，SO42- 物質的量濃度==0.6mol/L，依據溶液中電荷守恒，陽離子正電荷總量小于陰離子負電荷總量，一份溶液中陽離子電荷數為0.08mol，陰離子若只有硫酸根離子時電荷數為0.12mol，所以一定有K+存在，若不存在氯離子，則為0.04mol，若存在氯離子則應大于0.04mol，故K+物質的量濃度≧0.4mol/L。