Question

【題目】今有一混合物的無色水溶液只可能含有以下離子中的若干種:K+、NH4+、Fe2+、Cl-、Ca2+、Ba2+、CO32-、SO42-，現取三份100mL溶液進行如下實驗:

第一份加入AgNO3溶液有沉淀產生；

第二份加入足量NaOH溶液加熱后，收集到0.08mol氣體；

第三份加入足量BaCl2溶液后，得到干燥沉淀12.54g,經足量的鹽酸洗滌、干燥后，沉淀質量為4.66g.

綜合上述實驗，回答下列問題:

（1）不做任何實驗就可以肯定原溶液中不存在的離子是__________。

（2）該混合物中一定含有的離子__________；可能含有的離子__________。

（3）K+物質的量: n(K+)_____(具體值或取值范圍)。

Answer 1

【答案】 Fe2＋ K+、NH4+、CO32-、SO42- Cl- ≥0.04mol

【解析】根據題意，Ca2+和SO42-，可發生離子反應生成CaSO4沉淀，因此兩者不能大量共存；Ca2+和CO32-可發生離子反應生成CaCO3沉淀，因此兩者也不能大量共存，無色溶液中不能存在Fe2+。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-中的至少一種；第二份加足量NaOH溶液加熱后，收集到氣體0.08mol，能和KOH溶液加熱產生氣體的只能是NH4+，故可確定一定含有NH4+。根據反應NH4++OH-NH3↑+H2O，產生NH3為0.08mol，可得NH4+也為0.08mol；第三份加足量BaCl2溶液后，得干燥沉淀12.54g，經足量鹽酸洗滌．干燥后，沉淀質量為4.66g，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4.66g，物質的量為0.02mol，；BaCO3為12.54g-4.66g═7.88g，物質的量為0.04mol，則CO32-物質的量為0.04mol，由上述分析可得，溶液中一定存在CO32-、SO42-、NH4+，一定不存在Fe2+、Ca2+；而CO32-、SO42-、NH4+物質的量分別為0.04mol、0.02mol、0.08mol，CO32-、SO42-所帶負電荷分別為0.04mol×2、0.02mol×2，共0.12mol，NH4+所帶正電荷為0.08mol，所以一定含有鉀離子，鉀離子的物質的量最小是0.04mol，氯離子不能確定。

(1)溶液無色，不做任何實驗就可以肯定原溶液中不存在的離子是Fe2＋，故答案為：Fe2＋；

(2)根據上述分析，該混合物中一定含有的離子有K+、NH4+、CO32-、SO42-；可能含有的離子是Cl-，故答案為：K+、NH4+、CO32-、SO42-；Cl-；

(3)根據上述分析，K+物質的量: n(K+)≥ 0.04mol，故答案為：≥ 0.04mol。