Question

6．在Na⁺濃度為0.5mol•L^-1的某澄清溶液中，還可能含有下表中的若干種離子．
（已知H₂SiO₃為不溶于水的膠狀沉淀，加熱時(shí)易分解為兩種氧化物）

陽離子	K+	Ag+	Ca2+	Ba2+
陰離子	NO${\;}_{3}^{-}$	CO${\;}_{3}^{2-}$	SiO${\;}_{3}^{2-}$	SO${\;}_{4}^{2-}$

現(xiàn)取該溶液100mL進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)（氣體體積均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定）．

序號	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鹽酸	產(chǎn)生白色膠狀沉淀并放出標(biāo)準(zhǔn)狀況下0.56L氣體
Ⅱ	將Ⅰ的反應(yīng)混合液過濾，對沉淀洗滌、灼燒至恒重，稱量所得固體質(zhì)量	固體質(zhì)量為2.4g
Ⅲ	向Ⅱ的濾液中滴加BaCl2溶液	無明顯現(xiàn)象

請回答下列問題．
（1）實(shí)驗(yàn)Ⅰ能確定一定不存在的離子是Ag⁺、Ca²⁺、Ba²⁺；
（2）實(shí)驗(yàn)Ⅰ中生成氣體的離子方程式為CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑；
（3）通過實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和必要計(jì)算，填寫下表中陰離子的濃度（能計(jì)算出的，填寫計(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“？”）．

陰離子	NO${\;}_{3}^{-}$	CO${\;}_{3}^{2-}$	SiO${\;}_{3}^{2-}$	SO${\;}_{4}^{2-}$
c/mol•L-1

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，則一定沒有Ag⁺、Ca²⁺、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，據(jù)此進(jìn)行解答．

解答 解：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，則一定沒有Ag⁺、Ca²⁺、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，
（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-，則一定沒有Ag⁺、Ca²⁺、Ba²⁺，
故答案為：Ag⁺、Ca²⁺、Ba²⁺；
（2）實(shí)驗(yàn)Ⅰ中生成氣體的離子方程式為CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑，故答案為：CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑；
（3）由上述計(jì)算及分析可知，c（CO₃^2-）=0.25mol/L，c（SiO₃^2-）=0.4mol/L，不含硫酸根離子，不能確定NO₃^-是否存在，表格中離子濃度為

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

，故答案為

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

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點(diǎn)評 本題考查離子反應(yīng)及計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，把握發(fā)生的反應(yīng)及現(xiàn)象為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與計(jì)算能力的綜合考查，注意加鹽酸生成氣體和沉淀為解答的突破口，題目難度不大．