Question

9．今有一混合物的水溶液，只可能含有以下离子中的若干种：K⁺、NH₄⁺、Cl^-、Ca²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，现取三份100mL溶液进行如下实验：
第一份加入AgNO₃溶液有沉淀产生；
第二份加入足量NaOH溶液加热后，收集到0.08mol气体；
第三份加入足量BaCl₂ 溶液后，得到干燥沉淀12.54g，经足量的盐酸洗涤、干燥后，沉淀质量为4.66g．
根据上述实验，回答以下问题：
（1）由第一份进行的实验推断该混合物是否一定含有Cl^-否（是或否）
（2）由第二份进行的实验可知混合物中应含NH₄⁺离子，其物质的量浓度为0.8mol/L．
（3）由第三份进行的实验可知12.54g 沉淀的成份为BaCO₃、BaSO₄．请计算形成该沉淀的原混合物中各离子的物质的量n（CO₃^2-）=0.04mol、n（SO₄^2-）=0.02mol．
（4）综合上述实验，你认为以下结论正确的是A
A．该混合物中一定含有K⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，可能含有Cl^-，且n（K⁺）≥0.04mol
B．该混合物中一定含有NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，可能含有Ca²⁺、K⁺、Cl^-
C．该混合物中一定含有NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，可能含有K⁺、Cl^-
D．该混合物中一定含有NH₄⁺、SO₄^2-，可能含有Ca²⁺、K⁺、Cl^-．

Answer 1

分析 第一份：第一份加入AgNO₃，溶液有沉淀产生，说明溶液中可能存在：Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-；
第二份：加足量NaOH溶液加热后生成的0.08mol气体为氨气，则溶液中一定含有NH₄⁺，且物质的量为0.08mol；
第三份：根据题中信息可知4.66为硫酸钡，n（BaSO₄）=n（SO₄^2-）=$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol，12.54g为硫酸钡和碳酸钡，所以碳酸钡的物质的量为$\frac{12.54g-4.66g}{197g/mol}$=0.04mol；再根据电荷守恒，正电荷为：n（+）=n（NH₄⁺）=0.08mol；n（-）=2n（CO₃^2-）+2n（SO₄^2-）=0.12mol，故一定有K⁺，至少0.04mol，浓度至少是0.8mol/L，以此来解答．

解答 解：第一份：第一份加入AgNO₃，溶液有沉淀产生，说明溶液中可能存在：Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-；第二份：加足量NaOH溶液加热后生成的0.08mol气体为氨气，则溶液中一定含有NH₄⁺，且物质的量为0.08mol；第三份：根据题中信息可知4.66为硫酸钡，n（BaSO₄）=n（SO₄^2-）=$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol；12.54g为硫酸钡和碳酸钡，所以碳酸钡的物质的量为：$\frac{12.54g-4.66g}{197g/mol}$=0.04mol；再根据电荷守恒，正电荷为：n（+）=n（NH₄⁺）=0.08mol；n（-）=2n（CO₃^2-）+2n（SO₄^2-）=0.12mol，故一定有K⁺，至少0.04mol，浓度至少是0.8mol/L；
（1）由于碳酸根离子、硫酸根离子都能够与银离子反应生成碳酸银、硫酸银沉淀，所以无法确定原溶液中是否存在氯离子，故答案为：否；
（2）加足量NaOH溶液加热后，收集到0.08mol气体，该气体为氨气，说明溶液中 一定存在NH₄⁺，铵离子的物质的量浓度为c（NH₄⁺）=$\frac{0.08mol}{0.1L}$=0.8mol/L，
故答案为：NH₄⁺；0.8mol/L；
（3）加足量BaCl₂溶液后，得到干燥沉淀12.54g，经足量盐酸洗涤、干燥后，沉淀质量为4.66g，说明沉淀为硫酸钡和碳酸钡的混合物，其中4.66g为硫酸钡沉淀，n（BaSO₄）=n（SO₄^2-）=$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol；碳酸钡沉淀的质量为：12.54g-4.66g=7.88g，所以n（BaCO₃）=n（CO₃^2- ）=$\frac{7.88g}{197g/mol}$=0.04mol，
故答案为：BaCO₃、BaSO₄；n （CO₃^2-）=0.04mol、n（SO₄^2-）=0.02mol；
（4）由上述分析可知，溶液中一定存在：K⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，可能含有Cl^-，若存在氯离子，钾离子的物质的量大于0.04mol；若不存在氯离子，钾离子的物质的量为0.04mol，只有A正确，故答案为：A．

点评 本题考查无机物的推断，为高频考点，把握离子之间的反应、离子检验、电荷守恒等为解答的关键，侧重分析与推断能力的考查，注意沉淀的成分、电荷守恒确定钾离子，题目难度不大．