Question

（18分）1000mL某待测液中除含有0.2 mol·L^－1的Na^＋外，还可能含有下列离子中的一种或多种：

阳离子	K^+、NH4^+、Fe^3+、Ba^2+
阴离子	Cl^－、Br^－、CO3^2－、HCO3^－、SO3^2－、SO4^2－

现进行如下实验操作（所加试剂均过量）：

（1）写出生成白色沉淀B的离子方程式：___________________________________。

（2）待测液中肯定不存在的阳离子是_________________。

（3）若无色气体D是单一气体：

①将阴离子的物质的量浓度填入下表中（一定不存在的填“0”，不能确定的填“?”）：

阴离子	Cl^－	Br^－	CO3^2－	HCO3^－	SO3^2－	SO4^2－
浓度/ mol·L^－1

②判断原溶液中K^＋是否存在，若存在，求其物质的量浓度的最小值，若不存在，请说明理由：

________________________________________________________________。

（4）若无色气体D是混合气体：

①待测液中一定含有的阴离子是____________________________。

②沉淀A中能还原稀硝酸的成分是______________________________（写化学式）。

Answer

（18分）

（1）HCO3－+OH－+ Ba2+ = BaCO3↓+H2O（2分）

（2）Fe3+、Ba2+（2分）

（3）①（6分）

阴离子

Cl－

Br－

CO32－

HCO3－

SO32－

SO42－

浓度/ mol·L－1

?

0

0.1

0.1

0

0.05

②存在（1分），K＋物质的量浓度的最小值为0.1 mol·L－1（2分）

（4）①CO32－、HCO3－、SO32－（3分）；②BaSO3（2分）

【解析】

试题分析：待测液和氯化钡溶液反应得到沉淀A，则溶液中可能含有CO32-、SO32-、SO42-，向沉淀中加入稀硝酸生成气体，且有部分沉淀不溶解，说明溶液中存在CO32-，可能存在SO32-、SO42-中的两种或一种，根据离子共存可知，溶液中不存在Ba2+；滤液A中有Ba2+，加入过量的NaOH溶液得到气体B、白色沉淀B，则溶液中一定含有NH4+、HCO3-，HCO3-与铁离子发生双水解不能共存，所以一定不存在Fe3+，气体B为NH3，白色沉淀B为BaCO3，滤液B中通入氯气，得浅黄绿色溶液，溶液中一定没有Br-，滤液B中加入硝酸银、硝酸溶液得到白色沉淀C，C为AgCl，说明滤液B中含有Cl-，由于加入氯化钡溶液，不能确定原溶液中是否含有Cl-。

（1）由上述分析可知，白色沉淀B为碳酸钡，是由HCO3-、Ba2+、OH-反应生成，反应离子方程式为： HCO3-+Ba2++OH-=BaCO3↓+H2O，

（2）由上述分析可知，溶液中一定没有的阳离子是：Fe3+、Ba2+，

（3）①由上述分析可知，不能确定原溶液中是否含有Cl-，溶液中一定没有Br-．

若无色气体D是单一气体，说明硝酸未被还原，则D为CO2，E为CaCO3，溶液中含有CO32-，白色沉淀D只能为BaSO4，溶液中一定没有SO32-，一定含有SO42-，n(BaCO3)=19.7g/197g/mol=0.1mol,则n（HCO3-）=0.1mol，故c（HCO3-）=0.1mol/1L=0.1mol/L；n(CaCO3)==10g/100g/mol=0.1mol，则n（CO32-）=0.1mol，故c（CO32-）=0.1mol/1L=0.1mol/L，n(BaSO4)=11.65g/233g/mol=0.05mol，则n（SO42-）=0.05mol，故c（SO42-）=0.05mol/L，表见答案。

②n（NH4+）=n（NH3）=2.24L/22.4L/mol=0.1mol，则c（NH4+）=0.1mol/L，溶液中c（Na+）=0.2mol/L，c（HCO3-）=0.1mol/L，c（CO32-）=0.1mol/L，c（SO42-）=0.05mol/L，根据电荷守恒得，c（NH4+）+ c（Na+）=0.3mol/L<2 c（SO42-）+2 c（CO32-）+ c（HCO3-）=0.4mol/L，故一定含有K+，当溶液中没有Cl-，K+离子浓度最小， c（K+）最小浓度=0.4mol/L-0.3mol/L=0.1mol/L;

(4) 由上述分析可知，溶液中一定含有CO32-、HCO3-，不能确定原溶液中是否含有Cl-，溶液中一定没有Br-．

若无色气体D是混合气体，离子中能与硝酸发生氧化还原反应的只能是SO32-，所以D只能为CO2、NO混合气体，白色沉淀D只能为BaSO4，溶液中一定含有SO32-，不能确定是否含有SO42-，沉淀A中一定含有BaCO3，BaSO3。

①待测液中一定含有的阴离子是CO32-、HCO3-、SO32-；

②沉淀A中BaCO3，BaSO3能与稀硝酸反应，故答案为：BaCO3、BaSO3．

考点：考查离子的推断、检验，根据实验过程中反应现象、离子共存条件来确定溶液中存在的离子，电荷守恒规律的应用