Question

1 000mL某待测液中除含有0.2mol，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（每次实验所加试剂均过量）：

（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：

阴离子	Cl^-	Br^-	CO3^2-	HCO3^-	SO3^2-	SO4^2-
浓度/mol.L —	____	____	____	____	____	____

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

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中能与稀硝酸反应的成分是_______________(写化学式）。

Answer

HCO3－＋Ba2＋＋OH－=BaCO3↓＋H2OFe3＋、Ba2＋?00.10.100.05根据电荷守恒，c(K＋)最小浓度是(0.4－0.3)mol·L－1=0.1mol·L－1；因此：存在；K＋离子最小浓度为0.1mol·L－1；CO32－、HCO3－、SO32－BaCO3、BaSO3。

【解析】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，则溶液中存在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-，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，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-；
B(碳酸钡)的物质的量==0.1mol，则n(HCO3-)=0.1mol，故c(HCO3-)==0.1mol/L，
E(碳酸钙)的物质的量==0.1mol，则n(CO32-)=0.1mol，故c(CO32-)=

=0.1mol/L，
D(硫酸钡)的物质的量==0.05mol，则n(SO42-)=0.05mol，故c(SO42-)==0.05mol/L，
故答案为：

阴离子

Cl-

Br-

CO32-

HCO3-

SO32-

SO42-

浓度/mol•L-1

？

0

0.1

0.1

0

0.05

②n(NH4+)=n(NH3)==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，单位体积为正电荷=1×0.1mol/L+1×0.2mol/L=0.3mol/L，单位体积内负电荷=1×0.1mol/L+2×0.1mol/L+2×0.05mol/L=0.4mol/L，则单位体积为正电荷＜单位体积内负电荷，故一定含有K+，当溶液中没有Cl-，K+离子浓度最小，根据电荷守恒可知，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，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。

点睛：本题考查了离子的推断、检验，熟悉物质的性质是解本题关键，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，注意根据溶液中电荷守恒确定钾离子是否存在，同时考查学生综合运用知识解决问题的能力，题目难度较大。