Question

【題目】某混合物的水溶液中，只可能含有以下離子中的若干種：K+、NH4+、Cl-、H+、Ba2+、CO32-、SO42-，現(xiàn)取三份100mL該溶液進(jìn)行實驗：

①第一份加入AgNO3溶液有沉淀產(chǎn)生。

②第二份加足量NaOH溶液加熱后，收集到氣體0.04mol。

③第三份加足量BaCl2溶液后，得干燥沉淀6.27g，經(jīng)足量鹽酸洗滌、干燥后，沉淀質(zhì)量為2.33g。

根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)，填寫下列空白。

(1)一定不存在的離子有_________。

(2)第②步操作發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_________。

(3)第③步操作確定的離子有_________。

(4)無法確定是否存在的離子是_________，若滿足n(K+)________0.02mol(填“>”、“<”或“=”)時，能確定其存在。

Answer 1

【答案】H+、Ba2+ NH4++OH－NH3↑+H2O CO32－、SO42－ Cl- ＞

【解析】

由②中加入足量NaOH溶液后加熱，收集到0.04mol氣體，該氣體為NH3，說明溶液中一定含NH4+，根據(jù)N元素守恒可知其物質(zhì)的量n(NH4+)=0.04mol；

由③向第三份加入足量BaCl2溶液，得到沉淀6.27g，沉淀經(jīng)足量鹽酸洗滌后，剩余2.33g可知，2.33g沉淀為BaSO4，6.27g>2.33g，沉淀用酸洗滌，質(zhì)量減少，說明沉淀中有能夠與鹽酸反應(yīng)的物質(zhì)，說明沉淀中含有BaCO3，原溶液一定含SO42-和CO32-，與SO42-反應(yīng)形成沉淀的Ba2+不能大量存在；與CO32-反應(yīng)的H+不能大量存在；然后結(jié)合電荷守恒判斷哪些離子存在與否，結(jié)合已知離子的物質(zhì)的量，確定可能存在的離子的物質(zhì)的量。

由②中加入足量NaOH溶液后加熱，收集到氣體0.04mol，該氣體為NH3，溶液中一定含NH4+，其物質(zhì)的量n(NH4+)=0.04mol；

由③向第三份加入足量BaCl2溶液，得到沉淀6.27g，經(jīng)足量鹽酸洗滌后，剩余2.33g可知，2.33g沉淀為BaSO4，其物質(zhì)的量n(BaSO4)= 2.33g÷233g/mol=0.01mol；則100mL溶液中含有沉淀中含SO42-物質(zhì)的量n(SO42-)=n(BaSO4)=0.01mol；開始產(chǎn)生沉淀6.27g>2.33g，說明沉淀中有能夠與鹽酸反應(yīng)的物質(zhì)，沉淀為BaSO4和BaCO3的混合物，則原溶液一定含SO42-和CO32-，BaCO3與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生可溶性的BaCl2、H2O、CO2，BaCO3沉淀的質(zhì)量為6.27g -2.33g=3.94g，則100mL溶液中含CO32-物質(zhì)的量n(CO32-)=3.94g÷197g/mol=0.02mol。H+與CO32-反應(yīng)，在原溶液不能大量存在H+；Ba2+與SO42-反應(yīng)會反應(yīng)產(chǎn)生BaSO4沉淀也不能大量存在；則原溶液中一定不能大量存在的離子有H+、Ba2+；由①知n(NH4+)=0.04mol，其帶有的正電荷數(shù)：n(NH4+)×1=0.04mol×1=0.04mol，SO42-和CO32-帶有的負(fù)電荷數(shù)2n(SO42-)+2n(CO32-)=2×0.01mol+2×0.02mol=0.06mol>0.04mol，說明在該溶液中還含有帶正電荷的微粒，根據(jù)題干已知離子可知，還一定含有K+；若原溶液沒有Cl-，則根據(jù)電荷守恒可知n(K+)=0.06mol-0.04mol=0.02mol；若溶液中含有Cl-，則根據(jù)電荷守恒可知溶液中K+的物質(zhì)的量大于等于0.02mol。則①中加入AgNO3溶液有沉淀產(chǎn)生中一定含有Ag2SO4、Ag2CO3，可能含有AgCl。

綜上所述可知：原溶液中一定含有SO42-、CO32-、NH4+、K+，一定不含有H+、Ba2+，可能含有Cl-。

則(1)一定不存在的離子有H+、Ba2+。

(2)第②步操作發(fā)生反應(yīng)是NH4+與OH-反應(yīng)產(chǎn)生NH3和水，反應(yīng)的離子方程式為NH4++OH-NH3↑+H2O。

(3)第③步操作確定含有的離子有SO42-、CO32-。

(4)根據(jù)實驗①現(xiàn)象判斷，不能判斷Cl-是否存在，；若K+的物質(zhì)的量滿足n(K+)>0.02mol時，能確定其存在，若n(K+)=0.02mol，則不存在Cl-。