Question

12．今有一混合物的水溶液，只可能含有以下離子中的若干種：K⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、NH₄⁺、Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-，現(xiàn)取兩份100mL溶液進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
①第一份加過量NaOH溶液加熱后，只收集到氣體0.02mol，無沉淀生成，同時得到溶液甲．
②在甲溶液中通入過量CO₂，生成白色沉淀，沉淀經(jīng)過濾、洗滌、灼燒，質(zhì)量為1.02g．
③第二份加足量BaCl₂溶液后，得白色沉淀，沉淀經(jīng)足量鹽酸洗滌、干燥后，質(zhì)量為11.65g．
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)回答：
（1）一定不存在的離子是Fe³⁺、Mg²⁺、CO₃^2-、Ba²⁺．
（2）試確定溶液中一定存在的陰離子及其物質(zhì)的量濃度（可不填滿）：

陰離子符號	物質(zhì)的量濃度（mol•L-1）

（3）試確定K⁺是否存在是（填“是”或“否”），判斷的理由是溶液中肯定存在的離子Al³⁺、NH₄⁺、SO₄^2-，經(jīng)計(jì)算Al³⁺、NH₄⁺物質(zhì)的量都是0.02mol，SO₄^2-物質(zhì)的量是0.05mol，根據(jù)電荷守恒，K⁺一定存在．

Answer 1

分析 ①第一份加過量NaOH溶液加熱后，只收集到氣體0.02mol，該氣體是氨氣，一定有銨根離子，無沉淀生成，一定不含F(xiàn)e³⁺、Mg²⁺；
②在甲溶液中通入過量CO₂，生成白色沉淀，該沉淀是氫氧化鋁，沉淀經(jīng)過濾、洗滌、灼燒，得到氧化鋁，氧化鋁質(zhì)量為1.02g，即0.01mol，根據(jù)鋁元素守恒，含有鋁離子的物質(zhì)的量是0.02mol，一定不含CO₃^2-，
③第二份加足量BaCl₂溶液后，得白色沉淀，即硫酸鋇沉淀，沉淀經(jīng)足量鹽酸洗滌、干燥后，質(zhì)量為11.65g，所以一定有SO₄²，物質(zhì)的量=$\frac{11.65g}{233g/mol}$=0.05mol，一定不含Ba²⁺，根據(jù)溶液中的電荷守恒確定鉀離子是否存在；

解答 解：①第一份加過量NaOH溶液加熱后，只收集到氣體0.02mol，該氣體是氨氣，一定有銨根離子，銨根離子的物質(zhì)的量是0.02mol，無沉淀生成，一定不含F(xiàn)e³⁺、Mg²⁺；
②在甲溶液中通入過量CO₂，生成白色沉淀，該沉淀是氫氧化鋁，沉淀經(jīng)過濾、洗滌、灼燒，得到氧化鋁，氧化鋁質(zhì)量為1.02g，即0.01mol，根據(jù)鋁元素守恒，含有鋁離子的物質(zhì)的量是0.02mol，一定不含CO₃^2-，
③第二份加足量BaCl₂溶液后，得白色沉淀，即硫酸鋇沉淀，沉淀經(jīng)足量鹽酸洗滌、干燥后，質(zhì)量為11.65g，所以一定有SO₄^2-，物質(zhì)的量是$\frac{11.65g}{233g/mol}$=0.05mol，一定不含Ba²⁺，n（NH₄⁺）+3n（Al³⁺）=0.02mol+3×0.02mol=0.08mol，2n（SO₄^2-）=0.1mol，根據(jù)電荷守恒，一定存在鉀離子，因?yàn)椴淮_定的是Cl^-，鉀離子的最小物質(zhì)的量是0.02mol，
綜上 知道，一定不存在的離子有：Fe³⁺、Mg²⁺、CO₃^2-、Ba²⁺，一定存在的離子有：K⁺、SO₄^2-、NH₄⁺、Al³⁺，不能確定的是Cl^-．
（1）一定不存在的離子是Fe³⁺、Mg²⁺、CO₃^2-、Ba²⁺，故答案為：Fe³⁺、Mg²⁺、CO₃^2-、Ba²⁺；
（2）肯定存在的離子是K⁺、SO₄^2-、NH₄⁺、Al³⁺，NH₄⁺的物質(zhì)的量是0.02mol，體積是0.1L，所以c（NH₄⁺）=0.2mol/L，SO₄^2-物質(zhì)的量是0.05mol，體積是0.1L，所以c（SO₄^2-）=0.5mol/L，故答案為：SO₄^2-；0.5mol/L；
（3）據(jù)電荷守恒，一定存在鉀離子，因?yàn)閚（NH₄⁺）+3n（Al³⁺）=0.02mol+3×0.02mol=0.08mol，2n（SO₄^2-）=0.1mol，根據(jù)電荷守恒，一定存在鉀離子，
故答案為：是；溶液中肯定存在的離子Al³⁺、NH₄⁺、SO₄^2-，經(jīng)計(jì)算Al³⁺、NH₄⁺物質(zhì)的量都是0.02mol，SO₄^2-物質(zhì)的量是0.05mol，根據(jù)電荷守恒，K⁺一定存在；

點(diǎn)評 本題考查離子的檢驗(yàn)，采用定性實(shí)驗(yàn)和定量計(jì)算分析相結(jié)合的模式，增大了解題難度，同時涉及離子共存、離子反應(yīng)等都是解題需注意的信息，尤其是K⁺的確定易出現(xiàn)失誤．