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⁺、N、Cl^-、Mg²⁺、Ba²⁺、C、S，現取三份各100mL溶液進行如下實驗：
（1）第一份加入AgNO₃溶液有沉淀產生；
（2）第二份加足量NaOH溶液后加熱，收集到氣體0.04mol；
（3）第三份加足量BaCl₂溶液，得沉淀干燥后稱重為6.27克，再經足量的鹽酸洗滌、干燥后，質量變為2.33克．
根據上述實驗，以下推測正確的是

1. A.
   K⁺不一定存在
2. B.
   100mL溶液中含0.01molC
3. C.
   Cl^-可能存在
4. D.
   Ba²⁺一定不存在，Mg²⁺可能存在

Answer 1

C
分析：根據題意，Ba²⁺和SO₄^2-，可發生離子反應生成BaSO₄↓，因此兩者不能共存．Ba²⁺和CO₃^2-可發生離子反應生成BaCO₃↓，因此兩者也不能共存．
第一份加入AgNO₃溶液有沉淀產生，可能發生Cl^-+Ag⁺═AgCl↓、CO₃^2-+2Ag⁺═Ag₂CO₃↓、SO₄^2-+2Ag⁺═Ag₂SO₄↓，所以可能含有Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-．
第二份加足量NaOH溶液加熱后，收集到氣體0.04mol，能和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0.04mol，可得NH₄⁺也為0.04mol．
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CO₃^2-+Ba²⁺═BaCO₃↓、SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓，
因為BaCO₃+2HCl═BaCl₂+CO₂↑+H₂O而使BaCO₃溶解．因此溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-，
一定不存在Ba²⁺．
由條件可知BaSO₄為2.33g，物質的量為═0.01mol
BaCO₃為6.27g-2.33g═3.94g，物質的量為═0.02mol．
則CO₃^2-物質的量為0.02mol，CO₃^2-物質的量濃度為═0.2mol/L
由上述分析可得，溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺，一定不存在Mg²⁺、Ba²⁺．
結合電荷守恒解答該題．
解答：由以上分析可知溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺，一定不存在Mg²⁺、Ba²⁺．
A．CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺物質的量分別為0.02mol、0.01mol、0.04mol，CO₃^2-、SO₄^2-所帶負電荷分別為0.02mol×2、0.01mol×2，共0.06mol，NH₄⁺所帶正電荷為0.04mol，根據溶液中電荷守恒，可知K⁺一定存在，故A錯誤；
B．由上述分析可得，CO₃^2-物質的量為0.02mol，CO₃^2-物質的量濃度為═0.2mol/L，故B錯誤；
C．CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺物質的量分別為0.02mol、0.01mol、0.04mol，CO₃^2-、SO₄^2-所帶負電荷分別為0.02mol×2、0.01mol×2，共0.06mol，NH₄⁺所帶正電荷為0.04mol，根據溶液中電荷守恒，可知K⁺一定存在，且K⁺物質的量≥0.02mol，當K⁺物質的量＞0.02mol時，溶液中還必須存在Cl^-，故C正確；
D．溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺，Ba²⁺和CO₃^2-、SO₄^2-，可發生離子反應生成BaCO₃↓、BaSO₄↓，因此Ba²⁺一定不存在．同時第二份加足量NaOH溶液加熱后，收集到氣體，沒有產生沉淀，說明一定不含Mg²⁺，故D錯誤；
故選C．
點評：本題考查離子的檢驗，采用定性實驗和定量計算分析相結合的模式，增大了解題難度，同時涉及離子共存、離子反應等都是解題需注意的信息，尤其是K⁺的確定易出現失誤．