由几种离子化合物组成的混合物，含有以下离子中的若干种：K+、Cl

问题问答题

由几种离子化合物组成的混合物，含有以下离子中的若干种：K⁺、Cl^-、NH

、Mg²⁺、CO

2-3

、Ba²⁺、SO

2-4

．将该混合物溶于水后得澄清溶液，现取3份100mL该溶液分别进行如下实验：

实验序号	实验内容	实验结果
1	加AgNO₃溶液	有白色沉淀生成
2	加足量NaOH溶液并加热	收集到气体1.12L（已折算成标准状况下的体积）
3	加足量BaCl₂溶液时，对所得沉淀进行洗涤、干燥、称量；再向沉淀中加足量稀盐酸，然后干燥、称量	第一次称量读数为6.27g，第二次称量读数为2.33g

试回答下列问题：

（1）根据实验1对Cl^-是否存在的判断是______（填“一定存在”“一定不存在”或“不能确定”）；根据实验1～3判断混合物中一定不存在的离子是______．

（2）试确定溶液中一定存在的阴离子及其物质的量浓度（可不填满）：

阴离子符号	物质的量浓度（mol/L）
______	______
______	______

（3）试确定K⁺是否存在？______，判断的理由是______．

答案

根据题意，Ba²⁺和SO₄^2-，可发生离子反应生成BaSO₄↓，因此两者不能共存．Ba²⁺和CO₃^2-可发生离子反应生成BaCO₃↓，因此两者也不能共存．

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0.05mol，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0.05mol，可得NH₄⁺也为0.05mol；

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

则SO₄^2-物质的量为0.01mol，SO₄^2-物质的量浓度=

0.01mol

0.1L

=0.1mol/L

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0.05 mol，根据溶液中电荷守恒，可知K⁺一定存在，K⁺物质的量≥0.01 mol，当K⁺物质的量＞0.01 mol时，溶液中还必须含有Cl^-；当K⁺物质的量=0.01 mol时，溶液中不含有Cl^-；

（1）依据上述分析可知Cl^-可能含有，依据实验现象分析溶液中一定不含有Mg²⁺、Ba²⁺；故答案为：不能确定；Mg²⁺、Ba²⁺；

（2）依据上述分析计算，得到一定存在的阴离子为CO₃^2-、SO₄^2-，其物质的量浓度分别为：c（CO₃^2-）=0.2mol/L；c（SO₄^2-）=0.1mol/L；

故答案为：一定存在的阴离子为CO₃^2-、SO₄^2-，0.2 0.1；

（3）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；

故答案为：存在；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0.05 mol，根据溶液中电荷守恒，可知K⁺一定存在；