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+、NH4+、Mg2+、Cu2+、Ba2+、C1—、SO42—、CO32-。將該混合物溶于水后得無色澄清溶液，現分別取3份100mL該溶液進行如下實驗：

實驗序號	實驗內容	實驗結果
a	加AgNO3溶液	有白色沉淀生成
b	加足量NaOH溶液并加熱	收集到氣體1．12L（已折算成標準狀況下的體積）
c	加足量BaC12溶液時，對所得沉淀進行洗滌、干燥、稱量；再向沉淀中加足量稀鹽酸，然后干燥、稱量	第一次稱量讀數為6．27g，第二次稱量讀數為2．33g

試回答下列問題：

（1）該混合物中一定不存在的離子是 。

（2）試寫出實驗b發生反應的離子方程式 。

（3）溶液中一定存在的陰離子及其物質的量濃度（可不填滿）：

陰離子符號	物質的量濃度（mol·L—1）

（4）判斷混合物中是否存在K+，如果不存在，請說明理由，如果存在，請求出C（K+）的取值范圍？ 。

（5）Ba2＋是一種重金屬離子，某環境監測小組欲利用Na2S2O3、KI、K2Cr2O7等試劑測定某工廠廢水中Ba2+的濃度。取廢水50．00mL，控制適當的酸度加入足量的K2Cr2O7溶液，得BaCrO4沉淀；沉淀經洗滌、過濾后，用適量的稀鹽酸溶解，此時CrO42－全部轉化為Cr2O72－；再加過量KI溶液反應，反應液中再滴加0．100 mol·L－1Na2S2O3溶液，反應完全時，消耗Na2S2O3溶液36．00mL。已知有關的離子方程式為：

①Cr2O72－＋6I－＋14H＋＝2Cr3＋＋3I2＋7H2O/span>；

②I2＋2S2O32－＝2I－＋S4O62－。

試計算該工廠廢水中Ba2＋的物質的量濃度。（寫出具體計算過程）

Answer 1

【答案】（1）Mg2+、Cu2+、Ba2+

（2）NH4+ +OH- ＝NH3 ↑+ H2O

（3）

（4）有，根據確定的離子的電荷守恒可知負電荷總數多余正電荷總數，求出C（K+）≥0．1mol/L。

（5）

x=（36．00×0．100×10-3mol）/3=1．2×10-3 mol

所以c（Ba2+）=1．2×10-3 mol ÷0．05L＝0．024mol·L－1

【解析】

試題分析：根據題意，Ba2+和SO42-可發生離子反應生成BaSO4↓，因此兩者不能共存，Mg2+、Cu2+、Ba2+和CO32-可發生離子反應生成碳酸鎂、碳酸銅、碳酸鋇沉淀，因此也不能共存，將該混合物溶于水后得無色澄清溶液，這說明一定不存在銅離子。第一份加入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-；第二份加足量NaOH溶液加熱后，收集到氣體0．05mol，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0．05mol，可得NH4+也為0．05mol；第三份加足量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2．33g÷233g/mol＝0．01mol，BaCO3為6．27g-2．33g═3．94g，物質的量為3．94g÷197g/mol＝0．02mol，由上述分析可得，溶液中一定存在CO32-、SO42-、NH4+，而CO32-、SO42-、NH4+物質的量分別為0．02mol、0．01mol、0．04mol；一定不存在Mg2+、Cu2+、Ba2+；CO32-、SO42-所帶負電荷為0．02mol×2+0．01mol×2＝0．06mol，NH4+所帶正電荷為0．05 mol，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＞0．01 mol時，溶液中還必須含有Cl-；當K+物質的量＝0．01 mol時，溶液中不含有Cl-；

（1）根據以上分析可知該混合物中一定不存在的離子是Mg2+、Cu2+、Ba2+；

（2）實驗b發生反應的離子方程式NH4+ +OH- ＝NH3 ↑+ H2O；

（3）依據上述分析可知，溶液中一定存在的陰離子為CO32-、SO42-，SO42-物質的量為0．01mol，SO42-物質的量濃度＝0．01mol÷0．1L＝0．1mol/L，CO32-物質的量為0．02mol，CO32-物質的量濃度為0．02mol÷0．1L＝0．2mol/L；

（4）根據以上分析可知K+一定存在，K+物質的量≥0．01mol，因此鉀離子濃度≥0．01mol/L。

（5）根據反應的方程式可知

x=（36．00×0．100×10-3mol）/3=1．2×10-3 mol

所以c（Ba2+）=1．2×10-3 mol ÷0．05L＝0．024mol·L－1