Question

1000 mL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（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：

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中能与稀硝酸反应的成分是______________________________（写化学式）。

Answer

（1）Ba2+ + HCO3- + OH-＝BaCO3↓ +H2O（1分） （2）Fe3+、Ba2+（ 1分）

（3）①（答对3空以上得1分，全对得2分）

阴离子

Cl-

Br-

CO32-

HCO3-

SO32-

SO42-

浓度/mol/L

?

0

0.1

0.1

0

0.05

②存在 其最小的物质的量浓度为0.1 mol/L（1分）

（4）①CO32- 、HCO3- 、SO32-（有错不得分，少答得1分，全对得2分）

②BaCO3、BaSO3（有错不得分，少答得1分，全对得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。

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＜2c（SO42-）+2c（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。

【考点定位】本题主要是考查离子的推断、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

【名师点晴】该题综合性强，思维容量大，对学生的要求高。答题时就要进行定性分析，又要进行定量计算，从而大大增加试题的浓度。解与离子反应有关的定量推断类试题，需要掌握定量推断最后一种离子存在的方法：如果多种离子共存，且只有一种离子的物质的量未知，可以用电荷守恒来确定最后一种离子是否存在，即阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数，答题时注意灵活应用。