Question

某混合物的水溶液，可能含有以下离子中的若干种：K^＋、Al^3＋、Fe^3＋、Mg^2＋、Ba^2＋、NH₄^＋、Cl^－、CO₃^2－、SO₄^2－，现分别取100 mL的两等份溶液进行如下实验：

①第一份加过量NaOH溶液后加热，收集到0.02 mol气体，无沉淀生成，同时得到溶液甲。

②向甲溶液中通入过量CO₂生成白色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、干燥、灼烧后，得到1.02 g固体。

③第二份加足量BaCl₂溶液后，生成白色沉淀，沉淀经足量盐酸洗涤、干燥后，得到11.65 g固体。

依据实验回答下列问题：

（1）综合以上实验，该混合物的水溶液中一定不存在的离子是           （填离子符号）。

（2）写出②中产生沉淀的离子方程式                     。

（3）某同学通过分析认为该溶液中K^＋一定         （填“存在”或“不存在”），他的理由是             。

Answer

（1）Fe3+、Mg2+、Ba2+、CO32- （2） AlO2— + CO2 + 2H2O＝Al(OH)3↓ + HCO3— （3）存在；经过计算可知NH4+、Al3+的正电荷总量小于SO42-负电荷总量，依据电荷守恒，一定有K+ 存在。

【解析】

试题分析：第一份加过量NaOH溶液后加热，只收集到气体0.02mol，无沉淀生成，同时得到溶液甲，依据离子性质分析推断，与氢氧化钠生成气体的一定是NH4+离子，生成气体NH3物质的量为0.02mol，无沉淀生成证明溶液中一定不含Fe3+、Mg2+；向甲溶液中通入过量CO2，生成白色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、灼烧后，得到1.02g固体。能与二氧化碳反应得到沉淀的离子有Ba2+，铝离子溶于过量氢氧化钠生成的偏铝酸钠与二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀；第二份加足量BaCl2溶液后，生成白色沉淀，沉淀经足量盐酸洗涤、干燥后，得到11.65g固体。说明沉淀不溶于酸，证明是硫酸钡沉淀，原溶液中含有SO42-，判断溶液中一定不含有Ba2+，向甲溶液中通入过量CO2，生成白色沉淀只能是氢氧化铝沉淀，沉淀经过滤、洗涤、灼烧后，得到1.02g固体为氧化铝，原溶液中含有Al3+，结合离子共存判断溶液中一定不含有CO32-；

（1）由上述分析可知，一定不存在的离子为Fe3+、Mg2+、Ba2+、CO32- ；

（2）由②可知存在离子为Al3+，先与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，偏铝酸钠与过量的二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀，此反应的离子反应方程式为AlO2— + CO2 + 2H2O＝Al(OH)3↓ + HCO3—；

（3）依据溶液中电荷守恒，阳离子正电荷总量小于阴离子负电荷总量，阳离子电荷数为0.8mol，阴离子若只有硫酸根离子时电荷数为1mol，所以一定有K+存在。

【考点定位】本题主要是考查了常见离子的检验方法，离子性质的应用，反应现象的判断，离子共存的分析应用

【名师点晴】该题综合性强，难度较大，既有定性分析，也有定量计算。掌握常见离子的性质以及明确铝离子、硫酸根离子、铵根离子的分析判断和计算是解答该题的关键，难点是钾离子的判断，答题时注意灵活应用电荷守恒。