Question

有一混合物的水溶液，可能含有以下离子中的若干种：K⁺、NH₄⁺、Cl^-、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，现取三份100mL溶液进行如下实验：
（1）第一份加入AgNO₃溶液有沉淀产生
（2）第二份加足量NaOH溶液加热后，收集到气体0.04mol
（3）第三份加足量BaCl₂溶液后，得干燥沉淀6.27g，经足量盐酸洗涤、干燥后，沉淀质量为2.33g．
根据上述实验，以下推测正确的是（　　）

A．K+一定存在

B．100mL溶液中含0.01mol CO32-

C．Ba2+一定不存在，Mg2+可能存在

D．Cl-一定存在

Answer 1

A．根据题意，Ba²⁺和SO₄^2-，可发生离子反应生成BaSO₄沉淀，因此两者不能大量共存．Ba²⁺和CO₃^2-可发生离子反应生成BaCO₃沉淀，因此两者也不能大量共存．
第一份加入AgNO₃溶液有沉淀产生，可能发生Cl^-+Ag⁺═AgCl↓、CO₃^2-+2Ag⁺═Ag₂CO₃↓、SO₄^2-+2Ag⁺═Ag₂SO₄↓，所以可能含有Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-．
第二份加足量NaOH溶液加热后，收集到气体0.04mol，能和NaOH溶液加热产生气体的只能是NH₄⁺，而没有沉淀产生说明一定不存在Mg²⁺（Mg²⁺可以和OH^-反应生产氢氧化镁沉淀）．故可确定一定含有NH₄⁺，一定不存在Mg²⁺．
根据反应NH₄⁺+OH^-

△   .

NH₃↑+H₂O，产生NH₃为0.04mol，可得NH₄⁺也为0.04mol．
第三份加足量BaCl₂溶液后，得干燥沉淀6.27g，经足量盐酸洗涤．干燥后，沉淀质量为2.33g．部分沉淀溶于盐酸为
BaCO₃，部分沉淀不溶于盐酸为BaSO₄，发生反应CO₃^2-+Ba²⁺═BaCO₃↓、SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓，
因为BaCO₃+2HCl═BaCl₂+CO₂↑+H₂O而使BaCO₃溶解．因此溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-，一定不存在Ba²⁺．
由条件可知BaSO₄为2.33g，物质的量为

2.33g

233g/mol

=0.01mol，
BaCO₃为6.27g-2.33g═3.94g，物质的量为

3.94g

197g/mol

=0.02mol，
则CO₃^2-物质的量为0.02mol，CO₃^2-物质的量浓度为

0.02mol

0.1L

=0.2mol/L，
由上述分析可得，溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺，一定不存在Mg²⁺、Ba²⁺．而CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺物质的量分别为
0.02mol、0.01mol、0.04mol，CO₃^2-、SO₄^2-所带负电荷分别为0.02mol×2、0.01mol×2，共0.06mol，NH₄⁺所带正电荷为0.04mol，根据溶液中电荷守恒，可知K⁺一定存在，K⁺物质的量≥0.02mol，当K⁺物质的量＞0.02mol时，溶液中还必须含有Cl^-，故A正确；
B．由上述分析可得，BaCO₃为6.27g-2.33g═3.94g，CO₃^2-物质的量为0.02mol，故B错误；
C．溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺，Ba²⁺和CO₃^2-、SO₄^2-可发生离子反应生成BaCO₃↓、BaSO₄↓而不共存，因此Ba²⁺一定不存在．同时第二份加足量NaOH溶液加热后，收集到气体，没有产生沉淀，说明一定不含Mg²⁺，故C错误；
D．CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺物质的量分别为0.02mol、0.01mol、0.04mol，CO₃^2-、SO₄^2-所带负电荷分别为0.02mol×2、0.01mol×2，共0.06mol，NH₄⁺所带正电荷为0.04mol，根据溶液中电荷守恒，可知K⁺一定存在，且K⁺物质的量≥0.02mol，当K⁺物质的量＞0.02mol时，溶液中还必须存在Cl^-．因此当K⁺物质的量═0.02mol，溶液中不存在Cl^-，当K⁺物质的量＞0.02mol时，溶液中一定存在Cl^-，故D错误；
故选A．