Question

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⁺、NH₄⁺、Cl^-、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，現取三份各100mL溶液進行如下實驗：
第一份加入AgNO₃溶液有沉淀產生．
第二份加足量NaOH溶液加熱后，收集到0.08mol氣體．
第三份加足量BaCl₂溶液后，得到干燥沉淀12.54g，經足量鹽酸洗滌、干燥后，沉淀質量為4.66g．．
根據上述實驗，回答以下問題：
（1）由第一份進行的實驗推斷該混合物是否一定含有Cl^-

 

（2）由第二份進行的實驗得知混合物中應含有

 

離子，其物質的量濃度為

 

（3）由第三份進行的實驗可知12.54g沉淀的成分為

 

請計算形成該沉淀的原混合物中各離子的物質的量．（要求寫出計算過程）
（4）綜合上述實驗，你認為以下結論正確的是

 

A．該混合液中一定含有：K⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，可能含Cl^-，且n（K⁺）≥0.04mol
B．該混合液中一定含有：NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，可能含K⁺、Cl^-
C．該混合液中一定含有：NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，可能含Mg²⁺、K⁺、Cl^-
D．該混合液中一定含有：NH₄⁺、SO₄^2-，可能含Mg²⁺、K⁺、Cl^-．

Answer 1

分析：第一份：加入AgNO₃溶液有沉淀產生，說明溶液中可能存在Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-；
第二份：加足量NaOH溶液加熱生成的0.08mol氣體為氨氣，溶液中一定含有NH₄⁺，并且物質的量為0.08mol；
第三份：能夠與氯化鋇生成白色沉淀的為碳酸根離子或硫酸根離子，根據題中信息可知4.66g為硫酸鋇，12.54g為硫酸鋇和碳酸鋇據此計算出碳酸根離子和硫酸根離子的物質的量；再根據電荷守恒，得出是否存在鉀離子．

解答：解：第一份：第一份加入AgNO₃，溶液有沉淀產生，說明溶液中可能存在：Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-；
第二份：加足量NaOH溶液加熱后生成的0.08mol氣體為氨氣，則溶液中一定含有NH₄⁺，且物質的量為0.08mol；
第三份：根據題中信息可知4.66為硫酸鋇，n（BaSO₄）=n（SO₄^2-）=

4.66g

233g/mol

=0.02mol；12.54g為硫酸鋇和碳酸鋇，所以碳酸鋇的物質的量為：

12.54g-4.66g

197g/mol

=0.04mol；再根據電荷守恒，正電荷為：n（+）=n（NH₄⁺）=0.08mol；n（-）=2n（CO₃^2-）+2n（SO₄^2-）=0.12mol，故一定有K⁺，至少0.04mol；
（1）由于碳酸根離子、硫酸根離子都能夠與銀離子反應生成碳酸銀、硫酸銀沉淀，所以無法確定原溶液中是否存在氯離子，
故答案為：不一定，因為碳酸銀、硫酸銀都是沉淀；
（2）加足量NaOH溶液加熱后，收集到0.08mol氣體，該氣體為氨氣，說明溶液中 一定存在銨離子，銨離子的物質的量濃度為：c（NH₄⁺）=

0.08mol

0.1L

=0.8mol/L，
故答案為：NH₄⁺；0.8mol/L；
（3）加足量BaCl₂溶液后，得到干燥沉淀12.54g，經足量鹽酸洗滌、干燥后，沉淀質量為4.66g，說明沉淀為硫酸鋇和碳酸鋇的混合物，其中4.66g為硫酸鋇沉淀，n（BaSO₄）=n（SO₄^2-）=

4.66g

233g/mol

=0.02mol；碳酸鋇沉淀的質量為：12.54g-4.66g=7.88g，所以n（BaCO₃）=n（CO₃^2- ）=

7.88g

197g/mol

=0.04mol，
故答案為：BaCO₃、BaSO₄；4.66g為硫酸鋇沉淀，n（BaSO₄）=n（SO₄^2-）=

4.66g

233g/mol

=0.02mol；碳酸鋇沉淀的質量為：12.54g-4.66g=7.88g，所以n（BaCO₃）=n（CO₃^2- ）=

7.88g

197g/mol

=0.04mol；
（4）根據以上分析可知，溶液中一定存在：K⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，可能含有Cl^-，若存在氯離子，鉀離子的物質的量大于0.04mol；若不存在氯離子，鉀離子的物質的量為0.04mol，所以A正確，
故選A．

點評：本題考查了常見陰、陽離子的檢驗方法，題目難度中等，試題涉及到根據電荷守恒推斷離子的存在，注意熟練掌握常見離子的檢驗方法，試題培養了學生靈活應用所學知識的能力．