Question

4．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^-、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．③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．④第三份加足量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Fe³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-，不能确定是否存在的离子是Cl^-．
（2）试确定溶液中肯定存在的阴离子及其浓度（可不填满）：
离子符号SO₄^2-，浓度0.5mol/L；
离子符号，，浓度，；
离子符号，，浓度，．
（3）试确定K⁺是否存在是（填“是”或“否”），判断的理由是阳离子电荷总数小于阴离子电荷总数．

Answer 1

分析 由①实验可知，向第一份溶液中加入AgNO₃溶液，有白色沉淀产生，白色沉淀为AgCl或碳酸银、硫酸银；
由②可知，向第二份溶液中加入足量NaOH 溶液后加热，收集到气体为氨气，其物质的量为0.02mol，原溶液中一定含NH₄⁺；
由③可知，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，氧化铝的物质的量为$\frac{1.02g}{102g/mol}$=0.01mol，原溶液含Al³⁺为0.02mol，且原溶液不含Fe³⁺、Mg²⁺，含铝离子时不含CO₃^2-；
由④第三份加足量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，沉淀为硫酸钡，物质的量为$\frac{11.65g}{233g/mol}$=0.05mol，原溶液中含SO₄^2-为0.05mol，且原溶液不含Ba²⁺，结合离子共存、电荷守恒解答．

解答 解：由①实验可知，向第一份溶液中加入AgNO₃溶液，有白色沉淀产生，白色沉淀为AgCl或碳酸银、硫酸银；
由②可知，向第二份溶液中加入足量NaOH 溶液后加热，收集到气体为氨气，其物质的量为0.02mol，原溶液中一定含NH₄⁺；
由③可知，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，氧化铝的物质的量为$\frac{1.02g}{102g/mol}$=0.01mol，原溶液含Al³⁺为0.02mol，且原溶液不含Fe³⁺、Mg²⁺，含铝离子时不含CO₃^2-；
由④第三份加足量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，沉淀为硫酸钡，物质的量为$\frac{11.65g}{233g/mol}$=0.05mol，原溶液中含SO₄^2-为0.05mol，且原溶液不含Ba²⁺，
由电荷守恒可知，0.02×1+0.02×3＜0.05×2，可知一定含阳离子K⁺，不能确定是否含Cl^-，
（1）一定存在K⁺、Al³⁺、NH₄⁺、SO₄^2-，不存在的离子是Fe³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-，不能确定是否存在的离子是Cl^-，
故答案为：Fe³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-；Cl^-；
（2）溶液中肯定存在的阴离子为SO₄^2-，其浓度为$\frac{0.05mol}{0.1L}$=0.5mol/L，故答案为：SO₄^2-；0.5mol/L；
（3）由电荷守恒可知，含Al³⁺、NH₄⁺、SO₄^2-，阳离子电荷总数小于阴离子电荷总数，则一定含K⁺，故答案为：是；阳离子电荷总数小于阴离子电荷总数．

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、现象、离子检验方法为解答的关键，侧重分析与推断能力的考查，注意电荷守恒的应用，题目难度不大．