Question

5．在c（Na⁺）为0.5mol•L^-1的某溶液中，还可能含有下表中的若干离子．

阳离子	NH4+、Mg2+
阴离子	Cl-、CO32-、SO42-、NO3-

取该溶液100mL进行如下实验（不考虑气体的溶解且气体体积是在标准状况下测定的）．

序号	实验内容	实验现象
Ⅰ	向该溶液中加入足量Ba（OH）2溶液并加热	产生6.27g白色沉淀并放出1.12L有刺激性气味的气体
Ⅱ	将Ⅰ得到的沉淀中滴加足量的稀盐酸	有气体放出，沉淀变为2.33g
Ⅲ	向Ⅱ反应后的滤液中滴加AgNO3溶液	有白色沉淀产生

试回答下列问题．
（1）由实验Ⅰ、Ⅱ可以得出的结论是原溶液中一定存在的离子有NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-．
（2）实验Ⅱ中沉淀被溶解的离子方程式为BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O，Mg²⁺与CO₃^2-不能大量共存的原因是Mg²⁺+CO₃^2-=MgCO₃↓（用离子方程式表示）．
（3）由实验Ⅲ得出原溶液中含有Cl^-，你认为该观点是否正确？不正确（填“正确”或“不正确”），原因是步骤Ⅱ加入了氯离子．
（4）填写下表中各离子的浓度（能计算出的，填写计算结果，一定不存在的离子填“×”）

阴离子	NH4+	Mg2+	CO32-	SO42-
c/mol•L-1	0.5mol/L	×	0.2mol/L	0.1mol/L

（5）你认为原溶液中是否存在NO₃^-？不能确定（填“存在”、“不存在”或“不能确定”）．原溶液中同时存在Cl^-和NO₃^-，则c（NO₃^-）+c（Cl^-）=0.4mol•L^-1．

Answer 1

分析 取该溶液100mL进行如下，不考虑气体的溶解且气体体积是在标准状况下测定的：
Ⅰ．实验向该溶液中加入足量Ba（OH）₂溶液并加热，产生6.27g白色沉淀并放出1.12L有刺激性气味的气体，判断气体为氨气，n（NH₃）=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.01mol，说明原溶液中含有NH₄⁺，白色沉淀可能为碳酸钡、硫酸钡、氢氧化镁等；
Ⅱ．将Ⅰ得到的沉淀中滴加足量的稀盐酸，有气体放出，说明沉淀中一定含BaCO₃，沉淀变为2.33g，有不溶于酸的沉淀判断为BaSO4，说明原溶液中一定CO₃^2-、SO₄^2-，则一定不含Mg²⁺，溶解的沉淀质量为BaCO₃物质的量=$\frac{6.27g-2.33g}{197g/mol}$=0.02mol，BaSO₄沉淀物质的量=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，
Ⅲ．向Ⅱ反应后的滤液中滴加AgNO₃溶液，有白色沉淀产生说明生成的为AgCl沉淀，但不能证明原溶液中是否含有氯离子，步骤Ⅱ中 加入了盐酸含有氯离子．

解答 解：取该溶液100mL进行如下，不考虑气体的溶解且气体体积是在标准状况下测定的：
Ⅰ．实验向该溶液中加入足量Ba（OH）₂溶液并加热，产生6.27g白色沉淀并放出1.12L有刺激性气味的气体，判断气体为氨气，n（NH₃）=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，说明原溶液中含有NH₄⁺，白色沉淀可能为碳酸钡、硫酸钡、氢氧化镁等；
Ⅱ．将Ⅰ得到的沉淀中滴加足量的稀盐酸，有气体放出，说明沉淀中一定含BaCO₃，沉淀变为2.33g，有不溶于酸的沉淀判断为BaSO₄，说明原溶液中一定CO₃^2-、SO₄^2-，则一定不含Mg²⁺，溶解的沉淀质量为BaCO₃物质的量=$\frac{6.27g-2.33g}{197g/mol}$=0.02mol，BaSO₄沉淀物质的量=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，
Ⅲ．向Ⅱ反应后的滤液中滴加AgNO₃溶液，有白色沉淀产生说明生成的为AgCl沉淀，但不能证明原溶液中是否含有氯离子，步骤Ⅱ中 加入了盐酸含有氯离子；
（1）由实验Ⅰ、Ⅱ可以得出的结论是原溶液中一定存在的离子有NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，
故答案为：NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-；
（2）实验Ⅱ中沉淀被溶解是碳酸钡被盐酸溶解，反应的离子方程式为：BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O，Mg²⁺与CO₃^2-不能大量共存的原因是形成碳酸镁沉淀，反应的离子方程式：Mg²⁺+CO₃^2-=MgCO₃↓，
故答案为：BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O；Mg²⁺+CO₃^2-=MgCO₃↓；
（3）由实验Ⅲ不能得出原溶液中含有Cl^-，因为步骤Ⅱ中 加入了盐酸含有氯离子，观点不正确，故答案为：不正确；步骤Ⅱ中 加入了盐酸含有氯离子；
（4）分析可知一定含NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，一定不含Mg²⁺，依据溶液电荷守恒分析判断阴离子硝酸根离子和氯离子是否存在，
铵根离子浓度c（NH₄⁺）=$\frac{0.05mol}{0.1L}$=0.5mol/L，
碳酸根离子浓度c（CO₃^2-）=$\frac{0.02mol}{0.1L}$=0.2mol/L，
硫酸根离子浓度c（SO₄^2-）=$\frac{0.01mol}{0.1L}$=0.1mol/L，
故答案为：

阴离子	NH4+	Mg2+	CO32-	SO42-
c/mol•L-1	0.5mol/L	×	0.2mol/L	0.1mol/L

（5）依据溶液中电荷守恒分析判断，阳离子所带电荷=0.5mol/L×0.1L+0.05mol=0.1mol，阴离子所带电荷=0.02mol×2+0.01mol×2=0.06mol，则一定含有阴离子，但不能确定是硝酸根离子还是氯离子韩式二者都有，原溶液中同时存在Cl^-和NO₃^-，阴离子物质的量=0.1mol-0.06mol=0.04mol，则c（NO₃^-）+c（Cl^-）=$\frac{0.04mol}{0.1L}$=0.4mol/L，
故答案为：不确定；0.4mol/L；

点评 本题考查了离子检验、离子性质、离子反应现象、离子定量关系的计算分析，掌握基础是解题关键，题目难度中等．