Question

【題目】1 000mL某待測液中除含有0.2mol，L-1的Na+外，還可能含有下列離子中的一種或多種：

陽離子	K+、NH4+、Fe3+、Ba2+
陰離子	Cl-、Br-、CO32-、HCO3-、SO32-、SO42-

現進行如下實驗操作（每次實驗所加試劑均過量）：

（1）寫出生成白色沉淀B的離子方程式:__________________

（2）待測液中肯定不存在的陽離子是____________。

（3）若無色氣體D是單一氣體：

陰離子	Cl-	Br-	CO32-	HCO3-	SO32-	SO42-
濃度/mol.L —	____	____	____	____	____	____

將陰離子的物質的量濃度填入上表中（一定不存在的填“0”，不能確定的填“？”)：

②判斷原溶液中K+是否存在，若存在，求其物質的量濃度的最小值，若不存在，請說明理由:______________

（4）若無色氣體D是混合氣體：

①待測液中一定含有的陰離子是______________。

②沉淀A中能與稀硝酸反應的成分是_______________(寫化學式）。

Answer 1

【答案】（1）HCO3－＋Ba2＋＋OH－=BaCO3↓＋H2O；（2）Fe3＋、Ba2＋；

（3）①

陰離子	Cl-	Br-	CO32-	HCO3-	SO32-	SO42-
濃度/mol.L —	？		0.1	0.1	0	0.05

②根據電荷守恒，c(K＋)最小濃度是(0.4－0.3)mol·L－1=0.1mol·L－1；因此：存在；K＋離子最小濃度為0.1mol·L－1；（4）①CO32－、HCO3－、SO32－；②BaCO3、BaSO3。

【解析】待測液和氯化鋇溶液反應得到沉淀A，則溶液中可能含有CO32-、SO32-、SO42-，向沉淀中加入稀硝酸生成氣體，且有部分沉淀不溶解，則溶液中存在CO32-，可能存在SO32-、SO42-中的兩種或一種，根據離子共存知，溶液中不存在Ba2+；
濾液A中有Ba2+，加入過量的NaOH溶液得到氣體B、白色沉淀B，則溶液中一定含有NH4+、HCO3-，一定不存在Fe3+，氣體B為NH3，白色沉淀B為BaCO3，濾液B中通入氯氣，得淺黃綠色溶液，溶液中一定沒有Br-，濾液B中加入硝酸銀、硝酸溶液得到白色沉淀C，C為AgCl，說明濾液B中含有Cl-，由于加入氯化鋇溶液，不能確定原溶液中是否含有Cl-；
(1)由上述分析可知，白色沉淀B為碳酸鋇，是由HCO3-、Ba2+、OH-反應生成，反應離子方程式為：HCO3-+Ba2++OH-=BaCO3↓+H2O；
(2)由上述分析可知，溶液中一定沒有的陽離子是：Fe3+、Ba2+；
(3)①由上述分析可知，不能確定原溶液中是否含有Cl-，溶液中一定沒有Br-．
若無色氣體D是單一氣體，則D為CO2，E為CaCO3，溶液中含有CO32-，白色沉淀D只能為BaSO4，溶液中一定沒有SO32-，一定含有SO42-；
B(碳酸鋇)的物質的量==0.1mol，則n(HCO3-)=0.1mol，故c(HCO3-)==0.1mol/L，
E(碳酸鈣)的物質的量==0.1mol，則n(CO32-)=0.1mol，故c(CO32-)=

=0.1mol/L，
D(硫酸鋇)的物質的量==0.05mol，則n(SO42-)=0.05mol，故c(SO42-)==0.05mol/L，
故答案為：

陰離子	Cl-	Br-	CO32-	HCO3-	SO32-	SO42-
濃度/molL-1	？	0	0.1	0.1	0	0.05

②n(NH4+)=n(NH3)==0.1mol，則c(NH4+)=0.1mol/L，溶液中c(Na+)=0.2mol/L，c(HCO3-)=0.1mol/L，c(CO32-)=0.1mol/L，c(SO42-)=0.05mol/L，單位體積為正電荷=1×0.1mol/L+1×0.2mol/L=0.3mol/L，單位體積內負電荷=1×0.1mol/L+2×0.1mol/L+2×0.05mol/L=0.4mol/L，則單位體積為正電荷＜單位體積內負電荷，故一定含有K+，當溶液中沒有Cl-，K+離子濃度最小，根據電荷守恒可知，c(K+)最小濃度=0.4mol/L-0.3mol．L=0.1mol/L；
(4)由上述分析可知，溶液中一定含有CO32-、HCO3-，不能確定原溶液中是否含有Cl-，溶液中一定沒有Br-；
若無色氣體D是混合氣體，只能為CO2、NO混合氣體，白色沉淀D只能為BaSO4，溶液中一定含有SO32-，不能確定是否含有SO42-，沉淀A中一定含有BaCO3，BaSO3，
①待測液中一定含有的陰離子是CO32-、HCO3-、SO32-；
②沉淀A中BaCO3，BaSO3能與稀硝酸反應。