Question

【題目】在Na＋濃度為0.5mol·L－1的某澄清溶液中，還可能含有下表中的若干種離子。

陽離子	K＋ Ag＋ Mg2＋ Ba2＋
陰離子	NO3- CO32- Cl- SO42-

現取該溶液100mL進行如下實驗(氣體體積均在標準狀況下測定)。

序號	實驗內容	實驗結果
Ⅰ	向該溶液中加入足量稀硝酸	放出標準狀況下0.56L無色氣體
Ⅱ	向Ⅰ的反應混合液中加入過量的硝酸鋇，產生白色沉淀，對沉淀洗滌、干燥，稱量所得固體質量	固體質量為9.32克
Ⅲ	向Ⅱ的濾液中滴加硝酸銀溶液	無明顯現象

請回答下列問題。

（1）實驗Ⅰ能確定一定不存在的離子是___。

（2）實驗Ⅰ中生成氣體的離子方程式為___。

（3）通過實驗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和必要計算，填寫下表中陰離子的濃度(能計算出的，填寫計算結果，一定不存在的離子填“0”，不能確定是否存在的離子填“？”)。___

陰離子	NO3-	CO32-	Cl-	SO42-
c/mol·L－1

（4）判斷K＋是否存在，若存在求其最小濃度，若不存在說明理由：___。

Answer 1

【答案】Ag＋、Mg2＋、Ba2＋ CO32-＋2H＋=CO2↑＋H2O

陰離子	NO3-	CO32-	Cl-	SO42-
c/mol·L－1	？	0.25	0	0.4

存在，最小濃度為0.8mol·L－1

【解析】

由題意“溶液為澄清溶液”可知：溶液中含有的離子一定能夠大量共存；由實驗Ⅰ可知，滴加足量稀硝酸放出標準狀況下0.56L無色氣體，則該溶液中一定含有CO32-，其濃度為 =0.25mol/L，則一定沒有Ag+、Mg2+、Ba2+；向Ⅰ的反應混合液中加入過量的硝酸鋇，產生白色沉淀，對沉淀洗滌、干燥，稱量所得固體質量為9.32克，此沉淀為BaSO4，物質的量為=0.4mol；向Ⅱ的濾液中滴加硝酸銀溶液，無明顯現象，說明溶液中無Cl-，再結合電荷守恒分析即可。

由實驗Ⅰ可知，滴加足量稀硝酸放出標準狀況下0.56L無色氣體，則該溶液中一定含有CO32-，其濃度為 =0.25mol/L，則一定沒有Ag+、Mg2+、Ba2+；向Ⅰ的反應混合液中加入過量的硝酸鋇，產生白色沉淀，對沉淀洗滌、干燥，稱量所得固體質量為9.32克，此沉淀為BaSO4，物質的量為=0.04mol；向Ⅱ的濾液中滴加硝酸銀溶液，無明顯現象，說明溶液中無Cl-；

(1)由分析知：實驗Ⅰ能確定一定不存在的離子是Ag+、Mg2+、Ba2+；

(2)實驗Ⅰ中滴中稀硝酸生成的氣體為CO2，發生反應的離子方程式為CO32-＋2H＋=CO2↑＋H2O；

(3)有分析知，溶液中一定含有的陰離子是CO32-和SO42-，一定不存在Cl-，無法判斷是否存在NO3-，且根據原子守恒可知，CO32-的濃度為0.25mol/L，SO42-的濃度為=0.4mol/L；

(4)根據以上計算可知，不能確定NO3-，c(CO32-)=0.25mol/L，c(SO42-)=0.4mol/L，一定不存在Cl-，所以c(Cl-)=0，根據電荷守恒2c(CO32-+)+2c(SO42-)=2×0.25mol/L+2×0.4mol/L=1.3mol/L＞0.5mol/L，因此溶液中一定含有K+，且其濃度至少為0.8mol/L。