Question

11．有一含Na⁺的無色透明溶液，只可能含有以下離子中的若干種：K⁺、NH₄⁺、Cu²⁺、Cl^-、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，為了確定溶液中所含離子及其物質的量濃度，某同學設計實驗如下，取三份100mL上述水溶液進行如下實驗．
根據上述實驗，請回答

操作		實驗現象
①第一份加入AgNO3溶液		有白色沉淀產生
②第二份加入足量NaOH溶液，加熱		收集到氣體672mL（標準狀況）
	③第三份先加入足量BaCl2溶液，再向產生的沉淀中加入足量鹽酸經洗滌、干燥后	先產生干燥沉淀6.63g， 之后沉淀變?yōu)?.66g

（1）溶液中肯定不存在的離子是Cu²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺，不能確定是否存在的離子是K⁺、Cl^-．
（2）請用離子方程式表示沉淀減少的原因BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+H₂O+CO₂↑．
（3）對于存在的且能定量計算出離子濃度，請寫出它們的物質的量濃度：c（NH₄⁺）=0.3mol•L^-1，c（CO₃^2-）=0.1mol•L^-1，c（SO₄^2-）=0.2mol•L^-1 ．

Answer 1

分析 有一含Na⁺的無色透明溶液，只可能含有以下離子中的若干種：K⁺、NH₄⁺、Cu²⁺、Cl^-、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，
①第一份加入AgNO₃溶液有白色沉淀產生，溶液中可能含有Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-；
②第二份加入足量NaOH溶液，加熱收集到氣體672mL（標準狀況），則溶液中含有NH₄⁺，n（NH₃）=$\frac{0.672L}{22.4L/mol}$=0.03mol；
③第三份先加入足量BaCl₂溶液，再向產生的沉淀中加入足量鹽酸經洗滌、干燥后，先產生干燥沉淀6.63g，
之后沉淀變?yōu)?.66g，說明沉淀部分能溶于稀鹽酸，則生成的沉淀為BaCO₃、BaSO₄，n（BaSO₄）=$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol，n（BaCO₃）=$\frac{6.63g-4.66g}{197g/mol}$=0.01mol，根據離子共存知，溶液中一定不含Cu²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺；
根據以上分析知，不能確定溶液中是否含有K⁺、Cl^-；
要檢驗K⁺，需要進行焰色反應；
根據c=$\frac{n}{V}$計算銨根離子、碳酸根離子和硫酸根離子濃度．

解答 解：有一含Na⁺的無色透明溶液，只可能含有以下離子中的若干種：K⁺、NH₄⁺、Cu²⁺、Cl^-、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，
①第一份加入AgNO₃溶液有白色沉淀產生，溶液中可能含有Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-；
②第二份加入足量NaOH溶液，加熱收集到氣體672mL（標準狀況），則溶液中含有NH₄⁺，n（NH₃）=$\frac{0.672L}{22.4L/mol}$=0.03mol；
③第三份先加入足量BaCl₂溶液，再向產生的沉淀中加入足量鹽酸經洗滌、干燥后，先產生干燥沉淀6.63g，
之后沉淀變?yōu)?.66g，說明沉淀部分能溶于稀鹽酸，則生成的沉淀為BaCO₃、BaSO₄，n（BaSO₄）=$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol，n（BaCO₃）=$\frac{6.63g-4.66g}{197g/mol}$=0.01mol，根據離子共存知，溶液中一定不含Cu²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺；
根據以上分析知，不能確定溶液中是否含有K⁺、Cl^-；
要檢驗K⁺，需要進行焰色反應；
（1）通過以上分析知，溶液中一定不含的離子為Cu²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺，不能確定是否含有的離子為K⁺、Cl^-，
故答案為：Cu²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺；K⁺、Cl^-；
（2）硫酸鋇不溶于水和稀鹽酸，但碳酸鋇能溶于稀鹽酸，所以導致固體質量減少，離子反應方程式為BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+H₂O+CO₂↑，
故答案為：BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+H₂O+CO₂↑；
（3）c（NH₄⁺）=$\frac{0.03mol}{0.1L}$=0.3 mol•L^-1，c （CO₃^2-）=$\frac{0.01mol}{0.1L}$=0.1 mol•L^-1，c （SO₄^2-）=$\frac{0.02mol}{0.2L}$=0.2 mol•L^-1，故答案為：c（NH₄⁺）=0.3 mol•L^-1，c （CO₃^2-）=0.1 mol•L^-1，c （SO₄^2-）=0.2 mol•L^-1 ．

點評 本題考查以離子檢驗為載體考查物質檢驗實驗方案設計，為高頻考點，明確離子性質及離子共存是解本題關鍵，知道常見離子之間的反應，題目難度不大．