Question

由幾種離子化合物組成的混合物，含有以下離子中的若干種：K⁺、Cl^-、NH₄⁺、Mg²⁺、CO₃^2-、Ba²⁺、SO₄^2-．將該混合物溶于水后得澄清溶液，現取3份 100mL該溶液分別進行如下實驗：

實驗序號	實驗內容	實驗結果
1	加入AgNO3溶液	有白色沉淀生成
2	加入足量NaOH溶液并加熱	收集到氣體1.12L（換算成標準狀況）
3	加入足量BaCl2溶液，將所得沉淀洗滌、干燥、稱重；再向沉淀中加足量的稀鹽酸，洗滌、干燥、稱重	第一次稱重讀數為6.27g，第二次稱重讀數為2.33g

已知加熱時NH₄⁺+OH^-═NH₃↑+H₂O，試回答下列問題：
（1）根據實驗1對Cl^-是否存在的判斷是

 

（填“一定存在”、“一定不存在”或“不能確定”）；根據實驗1～3判斷混合物中一定不存在的離子是

 

．
（2）試確定溶液中一定存在的陰離子及其物質的量濃度：

 

．
（3）試確定K⁺是否存在？

 

（填“存在”或“不存在”），判斷的理由是

 

．
（4）若實驗3中沉淀加稀鹽酸后未洗滌干燥，則據此計算的c（SO₄^2-）

 

，
c（CO₃^2-）

 

，c（K⁺）

 

．（均選填“偏大”、“偏小”或“無影響”，假設溶液中只有四種離子）

Answer 1

考點：常見離子的檢驗方法,離子共存問題

專題：實驗題

分析：（1）因碳酸銀、硫酸銀、氯化銀都是白色沉淀，因此實驗1對確定是否含有氯離子不能確定；利用實驗2可知含有銨離子，利用實驗3可知沉淀一定是碳酸鋇和硫酸鋇，即溶液中一定含有CO₃^2-、SO₄^2-，則溶液中一定不含Ba²⁺、Mg²⁺；
（2）碳酸鋇可溶于鹽酸，硫酸鋇不溶于鹽酸，因此加入鹽酸后剩余2.33g固體為BaSO₄，利用硫、碳守恒即可求算出溶液中c（SO₄^2-）、（CO₃^2-）的物質的量濃度；
（3）結合前面和題中數據可知，溶液中肯定存在的離子是NH₄⁺、CO₃^2-和SO₄^2-，經計算，NH₄⁺的物質的量為0.05 mol，CO₃^2-、SO₄^2-的物質的量分別為0.02 mol和0.01 mol，根據電荷守恒得K⁺一定存在；
（4）若實驗3中沉淀加稀鹽酸后未洗滌干燥，則最后得到沉淀質量偏大，使測得c（SO₄^2-）偏大、因最后沉淀質量偏大，則質量差小，導致碳酸鋇質量減小，使測得c（CO₃^2-）偏小、又因總質量一定，若硫酸根離子偏大導致陰離子總物質的量偏小，則導致c（K⁺）偏�。�

解答： （1）碳酸銀、硫酸銀、氯化銀都是白色沉淀，因此實驗1得到沉淀無法確定是氯化銀，故實驗1對Cl^-是否存在的判斷是：不能確定；利用實驗2可知含有銨離子，利用實驗3可知沉淀一定是碳酸鋇和硫酸鋇，即溶液中一定含有CO₃^2-、SO₄^2-，碳酸鋇、碳酸鎂、硫酸鋇等都是不溶于水的沉淀，故可判知溶液一定不存在的離子是：Ba²⁺、Mg²⁺，故答案為：不能確定；Ba²⁺、Mg²⁺；
（2）結合（1）中分析可知溶液中一定含有的陰離子為CO₃^2-、SO₄^2-，由碳酸鋇可溶于鹽酸，硫酸鋇不溶于鹽酸可推知加入鹽酸后剩余2.33g固體為BaSO₄，利用硫守恒可知溶液中c（SO₄^2-）=2.33g233g/mol÷0.1L=0.1mol/L；6.27g固體中碳酸鋇的質量為6.27g-2.33g=3.94g，利用碳守恒可知溶液中c（CO₃^2-）=3.94g197g/mol÷0.1L=0.2mol/L，故答案為：SO₄^2-0.1mol/L、CO₃^2-  0.2mol/L；
（3）溶液中肯定存在的離子是NH₄⁺、CO₃^2-和SO₄^2-，經計算，NH₄⁺的物質的量為1.12L22.4L/mol=0.05 mol，利用（2）中分析、計算可知CO₃^2-、SO₄^2-的物質的量分別為0.02 mol和0.01 mol，根據電荷守恒可知溶液中一定存在K⁺，
故答案為：存在，溶液中肯定存在的離子是NH₄⁺、CO₃^2-和SO₄^2-，經計算，NH₄⁺的物質的量為0.05 mol，CO₃^2-、SO₄^2-的物質的量分別為0.02 mol和0.01 mol，根據電荷守恒得K⁺一定存在；
（4）若實驗3中沉淀加稀鹽酸后未洗滌干燥，則最后得到沉淀質量偏大，使測得c（SO₄^2-）偏大、因最后沉淀質量偏大，則質量差小，導致碳酸鋇質量減小，使測得c（CO₃^2-）偏小、總質量一定，硫酸根離子偏大導致陰離子總物質的量偏小，則導致c（K⁺）偏小，故答案為：偏大；偏��；偏小．

點評：本題考查離子檢驗，解答時需結合定量計算，思維容量大，方法靈活，值得研究該類試題的解法與命題意境．