Question

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⁺、NH

+ 4

、Cl^-、CO

2- 3

、SO

2- 4

，現(xiàn)取兩份100mL溶液進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
①第一份加過(guò)量NaOH溶液加熱后，只收集到氣體0.02mol，無(wú)沉淀生成，同時(shí)得到溶液甲．
②在甲溶液中通入過(guò)量CO₂，生成白色沉淀，沉淀經(jīng)過(guò)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

 

，不能確定是否存在的離子是

 

．
（2）試確定溶液中肯定存在的離子及其濃度（可不填滿）：
離子符號(hào)

 

，濃度

 

；
離子符號(hào)

 

，濃度

 

；
離子符號(hào)

 

，濃度

 

．
（3）試確定K⁺是否存在

 

（填“是”或“否”），判斷的理由是

 

．
（4）設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證原溶液中可能存在的離子

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的檢驗(yàn)和鑒別的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

專題：物質(zhì)檢驗(yàn)鑒別題

分析：①第一份加過(guò)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(wú)沉淀生成，一定不含F(xiàn)e³⁺、Mg²⁺；
②在甲溶液中通入過(guò)量CO₂，生成白色沉淀，該沉淀是氫氧化鋁，沉淀經(jīng)過(guò)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)的量是

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(guò)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(wú)沉淀生成，一定不含F(xiàn)e³⁺、Mg²⁺；
②在甲溶液中通入過(guò)量CO₂，生成白色沉淀，該沉淀是氫氧化鋁，沉淀經(jīng)過(guò)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

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⁺，不能確定的是Cl^-，故答案為：Fe³⁺、Mg²⁺、CO₃^2-、Ba²⁺，Cl^-；
（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，Al³⁺的物質(zhì)的量是0.02mol，體積是0.1L，所以c（Al³⁺）=0.2mol/L，鉀離子的濃度隨著氯離子而定，即c（K⁺）≥0.2mol/L
，故答案為：SO₄^2-、0.5mol/L；NH₄⁺、0.2mol/L；Al³⁺、0.2mol/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；
（4）不能確定的是Cl^-，檢驗(yàn)試劑可以采用硝酸酸化的硝酸銀溶液，具體檢驗(yàn)方法是：取少量原溶液于試管中，向其中加入足量的硝酸鋇溶液，過(guò)濾后，向?yàn)V液中加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，有白色沉淀生成證明存在氯離子，
故答案為：取少量原溶液于試管中，向其中加入足量的硝酸鋇溶液，過(guò)濾后，向?yàn)V液中加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，有白色沉淀生成證明存在氯離子．

點(diǎn)評(píng)：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(shí)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．