Question

今有一澄清溶液，只可能含有下表中的若干種離子(存在的離子均大量)：

陽離子	K＋、NH4+、H＋、Ba2＋
陰離子	Cl－、CO32-、SO42-、OH－

現取三份上述澄清溶液各100 mL，分別進行以下實驗：
①第一份加入AgNO₃溶液有沉淀產生；
②第二份加入足量NaOH溶液加熱后，收集到氣體0.04 mol；
③第三份加入足量BaCl₂溶液后，得干燥沉淀6.27 g，經足量鹽酸洗滌，干燥后，沉淀質量為2．33 g。
請回答下列問題：
(1)100 mL溶液中c(SO₄2-)＝_____________________。
(2)第二份加入NaOH溶液產生氣體的離子方程式_____________________
(3)6．27 g沉淀的成分是_____________________ (用化學式表示)。
(4)上述澄清溶液中除SO₄^2-以外，一定大量存在的離子是_____________________

Answer 1

（1）0.1 mol·L^－1
（2）NH₄⁺+OH^—NH₃↑+H₂O
（3）BaSO₄、BaCO₃
（4）CO₃^2-、K⁺、NH₄⁺，

根據題意，Ba²⁺和SO₄^2-，可發生離子反應生成BaSO₄沉淀，因此兩者不能大量共存．Ba²⁺和CO₃^2-可發生離子反應生成BaCO₃沉淀，因此兩者也不能大量共存
第一份加入AgNO₃溶液有沉淀產生，可能發生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溶液加熱后，收集到氣體0.04mol，能和NaOH溶液加熱產生氣體的只能是NH₄⁺，而沒有沉淀產生說明一定不存在Mg²⁺（Mg²⁺可以和OH^-反應生產氫氧化鎂沉淀）．故可確定一定含有NH₄⁺，一定不存在Mg²⁺
根據反應NH₄⁺+OH^—NH₃↑+H₂O，產生NH₃為0.04mol，可得NH₄⁺也為0.04mol．
第三份加足量BaCl₂溶液后，得干燥沉淀6.27g，經足量鹽酸洗滌．干燥后，沉淀質量為2.33g．部分沉淀溶于鹽酸為BaCO₃，部分沉淀不溶于鹽酸為BaSO₄，發生反應CO₃^2-+Ba²⁺═BaCO₃↓、SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓
因為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⁺．
由條件可知BaSO₄為2.33g，物質的量為2.33/233=0.01mol，BaCO₃為6.27g-2.33g═3.94g，物質的量為3.94/197=0.02mol，則CO₃^2-物質的量為0.02mol
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⁺物質的量分別為0.02mol、0.01mol、0.04mol，CO₃^2-、SO₄^2-所帶負電荷分別為0.02mol×2、0.01mol×2，共0.06mol，NH₄⁺所帶正電荷為0.04mol，根據溶液中電荷守恒，可知K⁺一定存在，K⁺物質的量≥0.02mol，當K⁺物質的量＞0.02mol時，溶液中還必須含有Cl^—