Question

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⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，现取三份100mL溶液进行如下实验（　　）
（1）第一份加入AgNO₃溶液由沉淀产生
（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2.33g．

• A、c（K⁺）≥0.2 mol/L
• B、一定存在的离子：Cl^-   CO₃^2-、SO₄^2- NH₄⁺
• C、一定不存在的离子：Ca²⁺ K⁺  Cl^-
• D、c（K⁺）+c（NH₄⁺）=c（CO₃^2-）+c（SO₄^2-）

Answer 1

考点：物质的检验和鉴别的实验方案设计

专题：物质检验鉴别题

分析：1、根据题意分析，第一份溶液加入AgNO₃溶液有沉淀产生，推得可能含有Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-．第二份溶液加足量NaOH溶液加热后收集到气体，推得一定含有NH₄⁺，一定不存在Mg²⁺．第三份溶液利用发生的离子反应，经过计算、推得一定存在CO₃^2-、SO₄^2-，
2、根据溶液中阴阳离子的电荷守恒，即可推出K⁺一定存在，由K⁺物质的量的变化分析Cl^-的情况．

解答： 解：根据题意分析，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⁺．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Ca²⁺．
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⁺，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，c（K⁺）≥0.2 mol/L，当K⁺物质的量＞0.02mol，即c（K⁺）＞0.2 mol/L时，溶液中还必须含有Cl^-．
A、根据上述结果表明c（K⁺）≥0.2 mol/L，故A正确；
B、溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺，c（K⁺）＞0.2 mol/L时，溶液中还必须含有Cl^-，故B错误；
C、一定不存在的离子：Ca²⁺，故C错误；
D、溶液中存在电荷守恒：（K⁺）+c（NH₄⁺）=2c（CO₃^2-）+2c（SO₄^2-），故D错误．
故选A．

点评：本题考查离子的检验，采用定性实验和定量计算分析相结合的模式，增大了解题难度，同时涉及离子共存、离子反应等都是解题需注意的信息，尤其是K⁺的确定易出现失误，是一道高考题．