Question

【題目】1000ml某待測溶液中除含有0.2molL﹣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：判斷原溶液中K+是否存在（填是或否），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）存在；由電荷守恒可知K+離子最小濃度為0.1mol/L
（4）CO32﹣、HCO3﹣、SO32﹣；BaCO3、BaSO3
【解析】解：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，故答案為：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+ ， 故答案為：Fe3+、Ba2+；（3）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， n（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，故答案為：存在；由電荷守恒可知K+離子最小濃度為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﹣ ， 故答案為：CO32﹣、HCO3﹣、SO32﹣；②沉淀A中BaCO3 ， BaSO3能與稀硝酸反應，故答案為：BaCO3、BaSO3 ． 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﹣ ， 以此解答（1）、（2）；（3）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﹣ ， 計算B（碳酸鋇）、E（碳酸鈣）、硫酸鋇的物質的量，根據離子守恒計算各離子的濃度；根據電荷守恒判斷是否含有鉀離子，若溶液含有K+ ， 當溶液中沒有Cl﹣ ， K+離子濃度最小，根據電荷守恒計算；（4）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 ．