Question

15．在Na⁺濃度為0.5mol/L的某澄清溶液中，還可能含有表中的若干種離子：

陽(yáng)離子	K+、Ag+、Mg2+、Ba2+
陰離子	NO3、CO32-、SO42-、SiO32-

取該溶液10mL進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)（氣體體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)定）：

序號(hào)	實(shí)驗(yàn)內(nèi)容	實(shí)驗(yàn)結(jié)果
Ⅰ	向該溶液中加入足量稀HCl	產(chǎn)生白色沉淀并放出0.56L氣體
Ⅱ	將Ⅰ的反應(yīng)混合液過(guò)濾，對(duì)沉淀洗滌、灼燒至恒重，稱(chēng)量所得固體質(zhì)量	固體質(zhì)量為2.4g
Ⅲ	在Ⅱ的濾液中滴加BaCl2溶液	無(wú)明顯現(xiàn)象

試回答下列問(wèn)題：
（1）實(shí)驗(yàn)I能確定一定不存在的陽(yáng)離子是Ag⁺、Mg²⁺、Ba²⁺．
（2）實(shí)驗(yàn)I中生成沉淀的離子方程式為SiO₃^2-+2H⁺=H₂SiO₃↓．
（3）通過(guò)實(shí)驗(yàn)I、Ⅱ、Ⅲ和必要計(jì)算，填寫(xiě)下表中陰離子的濃度（能計(jì)算出的，填寫(xiě)計(jì)算結(jié)果，一定不存在的離子填“0”，不能確定是否存在的離子填“？”）
（4）判斷K⁺是否存在存在，（填“是”或“否”）若存在求其最小濃度，若不存在說(shuō)明理由其濃度至少為0.8mol/L．

Answer 1

分析 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(shí)驗(yàn)Ⅰ可知，該溶液中一定含有CO₃^2-，其濃度為$\frac{\frac{0.56L}{22.4L/mol}}{0.1L}$=0.25mol/L，則一定沒(méi)有Ag⁺、Mg²⁺、Ba²⁺；由生成白色沉淀判斷溶液中一定含有SiO₃^2-，發(fā)生反應(yīng)SiO₃^2-+2H⁺=H₂SiO₃↓，硅酸加熱分解生成二氧化硅，固體質(zhì)量為2.4g為二氧化硅的質(zhì)量，根據(jù)硅原子守恒，SiO₃^2-的濃度為：$\frac{\frac{2.4g}{60g/mol}}{0.1L}$=0.4mol/L；
由實(shí)驗(yàn)Ⅲ可知溶液中不含SO₄^2-，根據(jù)電荷守恒2c（CO₃^2-）+2c（SiO₃^2-）=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，不能確定NO₃^-是否存在，以此解答該題．

解答 解：（1）由實(shí)驗(yàn)Ⅰ可知，加入足量稀鹽酸生成白色沉淀并在標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出0.56L氣體，則該溶液中一定含有CO₃^2-、SiO₃^2-，則一定沒(méi)有Ag⁺、Mg²⁺、Ba²⁺，
故答案為：Ag⁺、Mg²⁺、Ba²⁺；
（2）加入鹽酸，由生成白色沉淀判斷溶液中一定含有SiO₃^2-，發(fā)生反應(yīng)SiO₃^2-+2H⁺=H₂SiO₃↓，故答案為：SiO₃^2-+2H⁺=H₂SiO₃↓；
（3）根據(jù)以上計(jì)算可知，不能確定NO₃^-，c（CO₃^2-）=0.25mol/L，c（SiO₃^2-）=0.4mol/L，一定不存在硫酸根離子，所以c（SO₄^2-）=0，故答案為：

陰離子	NO3-	CO32-	SiO32-	SO42-
c/mol•L-1	？	0.25mol/L	0.4mol/L	0

（4）根據(jù)電荷守恒2c（CO₃^2-）+2c（SiO₃^2-）=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，
故答案為：存在；其濃度至少為0.8mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查離子共存、離子檢驗(yàn)等知識(shí)，為高考常見(jiàn)題型，難度中等，注意掌握離子反應(yīng)反應(yīng)條件及常見(jiàn)離子的檢驗(yàn)方法，根據(jù)電荷守恒判斷K⁺是否存在，是本題的難點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)．