Question

【题目】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+、Al3+、Fe3+、Mg2+、Ba2+、NH4+、Cl﹣、CO32﹣、SO42﹣ ， 现取两份100mL溶液进行如下实验： ①第一份加过量NaOH溶液加热后，只收集到气体0.02mol，无沉淀生成，同时得到溶液甲．
②在甲溶液中通入过量CO2 ， 生成白色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、灼烧，质量为1.02g．
③第二份加足量BaCl2溶液后，得白色沉淀，沉淀经足量盐酸洗涤、干燥后，质量为11.65g．
根据上述实验回答：
（1）一定不存在的离子是 ， 不能确定是否存在的离子是 ．
（2）试确定溶液中肯定存在的离子及其浓度（可不填满）： 离子符号 ， 浓度；
离子符号 ， 浓度；
离子符号 ， 浓度 ．
（3）试确定K+是否存在（填“是”或“否”），判断的理由是 ．
（4）设计简单实验验证原溶液中可能存在的离子 ．

Answer 1

【答案】
（1）Fe3+、Mg2+、CO32﹣、Ba2+；Cl﹣
（2）SO42﹣；0.5mol/L；NH4+；0.2mol/L；Al3+；0.2mol/L
（3）是；溶液中肯定存在的离子Al3+、NH4+、SO42﹣ ， 经计算Al3+、NH4+物质的量都是0.02mol，SO42﹣物质的量是0.05mol，根据电荷守恒，K+一定存在
（4）取少量原溶液于试管中，向其中加入足量的硝酸钡溶液，过滤后，向滤液中加入硝酸酸化的硝酸银溶液，有白色沉淀生成证明存在氯离子
【解析】解：①第一份加过量NaOH溶液加热后，只收集到气体0.02mol，该气体是氨气，一定有铵根离子，铵根离子的物质的量是0.02mol，无沉淀生成，一定不含Fe3+、Mg2+；②在甲溶液中通入过量CO2 ， 生成白色沉淀，该沉淀是氢氧化铝，沉淀经过滤、洗涤、灼烧，得到氧化铝，氧化铝质量为1.02g，即0.01mol，根据铝元素守恒，含有铝离子的物质的量是0.02mol，一定不含CO32﹣ ， ③第二份加足量BaCl2溶液后，得白色沉淀，即硫酸钡沉淀，沉淀经足量盐酸洗涤、干燥后，质量为11.65g，所以一定有SO42﹣ ， 物质的量是 =0.05mol，一定不含Ba2+ ， n（NH4+）+3n（Al3+）=0.02mol+3×0.02mol=0.08mol，2n（SO42﹣）=0.1mol，根据电荷守恒，一定存在钾离子，因为不确定的是Cl﹣ ， 钾离子的最小物质的量是0.02mol， 综上 知道，一定不存在的离子有：Fe3+、Mg2+、CO32﹣、Ba2+ ， 一定存在的离子有：K+、SO42﹣、NH4+、Al3+ ， 不能确定的是Cl﹣ ． （1）一定不存在的离子是Fe3+、Mg2+、CO32﹣、Ba2+ ， 不能确定的是Cl﹣ ， 所以答案是：Fe3+、Mg2+、CO32﹣、Ba2+ ， Cl﹣；（2）肯定存在的离子是K+、SO42﹣、NH4+、Al3+ ， NH4+的物质的量是0.02mol，体积是0.1L，所以c（NH4+）=0.2mol/L，SO42﹣物质的量是0.05mol，体积是0.1L，所以c（SO42﹣）=0.5mol/L，Al3+的物质的量是0.02mol，体积是0.1L，所以c（Al3+）=0.2mol/L，钾离子的浓度随着氯离子而定，即c（K+）≥0.2mol/L
， 所以答案是：SO42﹣、0.5mol/L；NH4+、0.2mol/L；Al3+、0.2mol/L；（3）据电荷守恒，一定存在钾离子，因为n（NH4+）+3n（Al3+）=0.02mol+3×0.02mol=0.08mol，2n（SO42﹣）=0.1mol，根据电荷守恒，一定存在钾离子，
所以答案是：是；溶液中肯定存在的离子Al3+、NH4+、SO42﹣ ， 经计算Al3+、NH4+物质的量都是0.02mol，SO42﹣物质的量是0.05mol，根据电荷守恒，K+一定存在；（4）不能确定的是Cl﹣ ， 检验试剂可以采用硝酸酸化的硝酸银溶液，具体检验方法是：取少量原溶液于试管中，向其中加入足量的硝酸钡溶液，过滤后，向滤液中加入硝酸酸化的硝酸银溶液，有白色沉淀生成证明存在氯离子，
所以答案是：取少量原溶液于试管中，向其中加入足量的硝酸钡溶液，过滤后，向滤液中加入硝酸酸化的硝酸银溶液，有白色沉淀生成证明存在氯离子．