Question

在Na⁺浓度为0.5mol/L的某澄清溶液中，还可能含有下表中的若干种离子：

阳离子	K^+、 Ag^+、 Mg^2+、 Ba^2+
阴离子	NO3^-、CO3^2-、SiO3^2-、SO4^2-

取该溶液100mL进行如下实验（气体体积在标准状况下测定）：

序号	实验内容	实验结果
Ⅰ	向该溶液中加入足量稀HCl	产生白色沉淀并放出0.56L气体
Ⅱ	将Ⅰ的反应混合液过滤，对沉淀洗涤、灼烧至恒重，称量所得固体质量	固体质量为2.4g
Ⅲ	在Ⅱ的滤液中滴加BaC12溶液	无明显现象

试回答下列问题：

（1）实验I能确定一定不存在的阳离子是                     。

（2）实验I中生成沉淀的离子方程式为                       。

（3）通过实验I、Ⅱ、Ⅲ和必要计算，填写下表中阴离子的浓度（能计算出的，填写计算结果，一定不存在的离子填“0”，不能确定是否存在的离子填“？”）

阴离子	NO3^-	CO3^2-	SiO3^2-	SO4^2-
c/mol·L^-1

（4）判断K⁺是否存在           ，（填“是”或“否”），若存在求其最小浓度，若不存在说明理由                                   。

Answer

（1）Ag+、Mg2+、Ba2+

（2）SiO32-+2H+ ＝H2SiO3↓（或SiO32-+2H++H2O＝H4SiO4↓）

（3）

阴离子

NO3-

CO32-

SiO32-

SO42-

c/mol/L

？

0.25

0.4

0

（4）是，其最小浓度为0.8mol/L

【解析】

试题分析：根据溶液为澄清溶液可知：溶液中含有的离子一定能够能大量共存；由实验Ⅰ可知，该溶液中一定含有CO32-，n(CO2)=0.56L÷22.4L/mol=0.025mol,根据碳元素守恒可得CO32-浓度为c(CO32-)= 0.025mol÷0.1L=0.25mol/L，由于Ag+、Mg2+、Ba2+与CO32-会发生沉淀反应而不能大量共存，因此溶液中一定不含有Ag+、Mg2+、Ba2+；则由生成白色沉淀判断溶液中一定含有SiO3 2- ，加入盐酸发生反应形成沉淀的离子方程式是SiO32-+2H+ ＝H2SiO3↓（或SiO32-+2H++H2O＝H4SiO4↓），将所得的硅酸沉淀加热，发生分解生成二氧化硅，固体质量为2.4g为二氧化硅的质量，根据硅原子守恒，SiO32-的物质的量为n(SiO32-)=2.4g÷60g/mol=0.04mol，c(SiO32-)=0.04mol÷0.1L=0.4mol/L；在Ⅱ的滤液中滴加BaC12溶液，无明显现象，说明溶液中无SO42-。根据电荷守恒2c(CO32-)+2c(SiO32-)=2×0.25mol/L+2×0.4mol/L=1.3mol/L＞0.5mol/L，说明溶液中一定含有阳离子K+，且其浓度至少为0.8mol/L，不能确定NO3 - 是否存在；（1）由实验Ⅰ可知，加入足量稀盐酸生成白色沉淀并在标准状况下放出0.56L气体，则该溶液中一定含有CO32-、SiO32-，根据离子共存，则一定没有Ag+、Mg2+、Ba2+；（2）由生成白色沉淀判断溶液中一定含有SiO32-，发生反应SiO32-+2H+ ＝H2SiO3↓（或SiO32-+2H++H2O＝H4SiO4↓）；（3）根据以上计算可知，不能确定NO3 -，c(CO32-)=0.025mol÷0.1L=0.25mol/L，，SiO32-的物质的量为n(SiO32-)= 2.4g÷60g/mol =0.04mol，c(SiO32-)=0.04mol÷0.1L=0.4mol/L；一定不存在硫酸根离子，所以c(SO4 2- )=0；（4）根据电荷守恒2c(CO32-)+2c(SiO32-)=2×0.25mol/L+2×0.4mol/L=1.3mol/L＞0.5mol/L，，因此溶液中一定含有K+ ，若不存在NO3 -，则c(K+)=0.8mol/L，若溶液中存在NO3 -，则c(K+)>0.8mol/L，所以K+浓度至少为0.8mol/L。

【考点定位】考查溶液成分的确定及微粒浓度的计算、离子方程式的书写的知识。

【名师点睛】向可能含有K+、Ag+、Mg2+、Ba2+、NO3-、CO32-、SiO32-、SO42-的溶液中加入足量稀HCl，反应产生气体，说明含有CO32-；由于Ag+、 Mg2+、 Ba2+与CO32-会发生沉淀反应而不能大量共存，因此不可能含有Ag+、 Mg2+、 Ba2+；加入HCl反应产生沉淀，说明含有SiO32-；通过反应产生气体的体积或形成固体的质量，利用元素守恒计算出溶液中含有的已知离子的物质的量及浓度，然后根据电荷守恒确定是否含有其它离子。