Question

某混合物的水溶液，可能含有以下離子中的若干種：K⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、NH₄⁺、Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-，現分別取100mL的兩等份溶液進行如下實驗：
①第一份加過量NaOH溶液后加熱，收集到0.02mol氣體，無沉淀生成，同時得到溶液甲。
②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。
③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11.65g固體。
依據實驗回答下列問題：
（1）由①可知存在的離子為       ，濃度是      mol·L^-1。
由②可知存在的離子為       ，濃度是      mol·L^-1。
由③可知存在的離子為       ，濃度是      mol·L^-1。
（2）該溶液中一定不存在的離子是            （填離子符號）。
（3）某同學通過分析認為該溶液中一定存在K⁺，他的理由是              。

Answer 1

(共10分)（1）NH₄⁺  0.2；Al³⁺  0.2 ； SO₄^2-  0.5 （每空1分，共6分）
（2）Fe³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-（2分）
（3）已知的NH₄⁺、Al³⁺的正電荷總量小于SO₄^2-負電荷總量 ，依據電荷守恒，一定有K⁺存在（2分）

試題分析：（1）第一份加過量NaOH溶液后加熱，收集到0.02mol氣體，這說明生成的氣體一定是氨氣，物質的量是0.02mol，因此移一定含有NH₄⁺。根據原則守恒可知，濃度NH₄⁺是0.02mol÷0.1L＝0.2mol/L。無沉淀生成，同時得到溶液甲，這說明一定沒有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。因此該白色沉淀只能是氫氧化鋁，即甲溶液中中含有偏鋁酸鈉，所以原溶液中含有Al³⁺，有Al³⁺，就一定沒有CO₃^2-。根據原則守恒可知，Al³⁺濃度是＝0.2mol/L。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11.65g固體。這說明該白色沉淀一定是硫酸鋇，所以一定含有SO₄^2-，則就一定沒有Ba²⁺。根據原子守恒可知，SO₄^2-的濃度是＝0.5mol/L。
（2）該溶液中一定不存在的離子是Fe³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-。
（3）已知的NH₄⁺、Al³⁺的正電荷總量小于SO₄^2-負電荷總量，所以依據電荷守恒，一定有K⁺存在。