Question

11．某水溶液，可能含有以下离子中的若干种：K⁺、NH₄⁺、Al³⁺、Ba²⁺、SO₄^2-、CO₃^2-、Cl^-、Br^-．查阅资料知：在溶液中Al³⁺与CO₃^2-不能共存．现分别取100mL的三等份溶液进行如下实验：
①第一份溶液中加入足量的用稀盐酸酸化的BaCl₂溶液，经过滤、洗涤、干燥后，得到沉淀的质量为13.98g．
②第二份溶液中加过量浓NaOH溶液加热后，产生0.02mol的气体，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，无沉淀生成，同时得到溶液甲．再向甲溶液中通入过量的CO₂，生成白色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、干燥、灼烧后，得到1.02g固体．
③第三份溶液中加CCl₄，滴加适量氯水，振荡后静置，CCl₄层未变橙色．
请回答下列问题：
（1）依据实验①可确定一定存在的离子是SO₄^2-，一定不存在的离子是Ba²⁺；依据实验②可确定一定存在的离子是NH₄⁺、Al³⁺，一定不存在的离子是CO₃^2-；依据实验③可确定一定不存在的离子是Br^-．
（2）原溶液中是否存在K⁺？是（填“是”或“否”）
（3）写出实验②中甲溶液与过量CO₂反应生成白色沉淀的离子方程式AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-．

Answer 1

分析 由①第一份溶液中加入足量的用稀盐酸酸化的BaCl₂溶液，经过滤、洗涤、干燥后，得到沉淀的质量为13.98g，白色沉淀为硫酸钡，可知含SO₄^2-为$\frac{13.98g}{233g/mol}$=0.06mol，则不含Ba²⁺．
②第二份溶液中加过量浓NaOH溶液加热后，产生0.02mol的气体，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，无沉淀生成，可知含0.02molNH₄⁺，同时得到溶液甲．再向甲溶液中通入过量的CO₂，生成白色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、干燥、灼烧后，得到1.02g固体，白色沉淀为氢氧化铝，1.02g固体为氧化铝，则含Al³⁺为$\frac{1.02g}{102g/mol}$×2=0.02mol，在溶液中Al³⁺与CO₃^2-不能共存，则不含CO₃^2-．
③第三份溶液中加CCl₄，滴加适量氯水，振荡后静置，CCl₄层未变橙色，则一定不含Br^-，结合电荷守恒及离子共存来解答．

解答 解：（1）由上述分析可知，实验①可确定一定存在的离子是SO₄^2-，一定不存在的离子是Ba²⁺；依据实验②可确定一定存在的离子是NH₄⁺、Al³⁺，一定不存在的离子是CO₃^2-；依据实验③可确定一定不存在的离子是Br^-，
故答案为：SO₄^2-； Ba²⁺；NH₄⁺、Al³⁺； CO₃^2-；Br^-；
（2）由SO₄^2-为0.06mol，0.02molNH₄⁺，Al³⁺为0.02mol，阴离子电荷总数大于阳离子电荷总数，由电荷守恒可知，原溶液中是存在K⁺，
故答案为：是；
（3）实验②中甲溶液与过量CO₂反应生成白色沉淀的离子方程式为AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案为：AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-．

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、物质的量的计算、电荷守恒为解答的关键，侧重分析与推断能力的考查，注意常见离子的检验，题目难度不大．