Question

3．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⁺、NH₄⁺、Cl^-、Ca²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，現(xiàn)取三份100mL溶液進行如下實驗：
第一份加入AgNO₃溶液有沉淀產(chǎn)生；
第二份加入足量NaOH溶液加熱后，收集到0.08mol氣體；
第三份加入足量BaCl₂ 溶液后，得到干燥沉淀12.54g，經(jīng)足量的鹽酸洗滌、干燥后，沉淀質(zhì)量為4.66g．
根據(jù)上述實驗，回答以下問題：
（1）由第一份進行的實驗推斷該混合物是否一定含有Cl^-否，
（2）由第二份進行的實驗可知混合物中應含NH₄⁺離子，其物質(zhì)的量濃度為0.8mol/L．
（3）由第三份進行的實驗可知12.54g 沉淀的成份為BaCO₃、BaSO₄．請計算形成該沉淀的原混合物中各離子的物質(zhì)的量n（CO₃^2-）=0.04mol、n（SO₄^2-）=0.02mol．
（4）綜合上述實驗，你認為以下結論正確的是A
A．該混合物中一定含有K⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，可能含有Cl^-，且n（K+）≥0.04mol
B．該混合物中一定含有NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，可能含有Ca²⁺、K⁺、Cl^-
C．該混合物中一定含有NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，可能含有K⁺、Cl^-
D．該混合物中一定含有NH₄⁺、SO₄^2-，可能含有Ca²⁺、K⁺、Cl^-．

Answer 1

分析 ①加入AgNO₃溶液有沉淀產(chǎn)生，說明溶液中可能存在Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-；
②0.08mol氣體為氨氣，溶液中一定含有NH₄⁺，并且物質(zhì)的量為0.08mol；
③4.66g沉淀為硫酸鋇，12.54g沉淀為硫酸鋇和碳酸鋇的混合物；
再根據(jù)電荷守恒，得出一定存在鉀離子，據(jù)此進行解答．

解答 解：①第一份加入AgNO₃溶液有沉淀產(chǎn)生，與AgNO₃溶液有沉淀產(chǎn)生的離子有：Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-；
②加足量NaOH溶液加熱產(chǎn)生氣體，氣體是氨氣，故一定有銨離子0.04mol，溶液中一定含有NH₄⁺，并且物質(zhì)的量為0.04mol；
③不溶于鹽酸的4.66g為硫酸鋇，物質(zhì)的量為：$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol；12.54g沉淀是硫酸鋇和碳酸鋇，碳酸鋇質(zhì)量為12.54g-4.66g=7.88g，碳酸鋇的物質(zhì)的量為：$\frac{7.88g}{197g/mol}$=0.04mol，故原溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-，則一定沒有Mg²⁺、Ba²⁺；
再根據(jù)電荷守恒，正電荷為：n（+）=n（NH₄⁺）=0.08mol；c（-）=2c（CO₃^2-）+2c（SO₄^2-）=0.12mol，正電荷總物質(zhì)的量大于負電荷，故原溶液中一定有K⁺，至少為0.04mol；
綜合以上可以得出，一定存在的離子有：NH₄⁺、K⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，一定沒有的離子Mg²⁺、Ba²⁺，可能存在Cl^-；
（1）由第一份進行的實驗推斷該混合物是否一定含有Cl^-，不能，因為生成碳酸銀和硫酸銀也有白色沉淀，故答案為：否；
（2）由第二份進行的實驗可知混合物中應含NH₄⁺，其物質(zhì)的量為0.08mol，濃度為0.08mol÷0.1L=0.8 mol/L；
（3）不溶于鹽酸的4.66g為硫酸鋇，物質(zhì)的量為：$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol，可知溶液里n（SO₄^2-）=0.02mol；12.54g沉淀是硫酸鋇和碳酸鋇，碳酸鋇質(zhì)量為12.54g-4.66g=7.88g，碳酸鋇的物質(zhì)的量為：$\frac{7.88g}{197g/mol}$=0.04mol，可知溶液里n （CO₃^2-）=0.04mol，故答案為：BaCO₃、BaSO₄；n （CO₃^2-）=0.04mol、n（SO₄^2-）=0.02mol；
（4）結合分析可知原溶液里一定存在的離子有：NH₄⁺、K⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，一定沒有的離子Mg²⁺、Ba²⁺，可能存在Cl^-，再根據(jù)電荷守恒，正電荷為：n（+）=n（NH₄⁺）=0.08mol；c（-）=2c（CO₃^2-）+2c（SO₄^2-）=0.12mol，正電荷總物質(zhì)的量大于負電荷，故原溶液中一定有K⁺，至少為0.04mol，選項A正確，故答案為：A．

點評 本題考查常見陰、陽離子的檢驗方法，題目難度中等，注意掌握常見離子的化學性質(zhì)及檢驗方法，本題中根據(jù)電荷守恒判斷鉀離子的存在為易錯點，做題時需要細致分析．