Question

在Na⁺濃度為0.5mol/L的某澄清溶液中，還可能含有下表中的若干種離子：

陽(yáng)離子	K+、Ag+、Mg2+、Ba2+
陰離子	NO3-、CO32-、SiO32-、SO42-

取該溶液100mL進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)（氣體體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)定）：

序號(hào)	實(shí)驗(yàn)內(nèi)容	實(shí)驗(yàn)結(jié)果
Ⅰ	向該溶液中加入足量稀HCl	產(chǎn)生白色沉淀并放出0.56L氣體
Ⅱ	將Ⅰ的反應(yīng)混合液過(guò)濾，對(duì)沉淀洗滌、灼燒至恒重，稱量所得固體質(zhì)量	固體質(zhì)量為2.4g
Ⅲ	在Ⅱ的濾液中滴加BaC12溶液	無(wú)明顯現(xiàn)象

試回答下列問(wèn)題：
（1）實(shí)驗(yàn)I能確定一定不存在的陽(yáng)離子是                                                  。
（2）實(shí)驗(yàn)I中生成沉淀的離子方程式為                                                      。
（3）通過(guò)實(shí)驗(yàn)I、Ⅱ、Ⅲ和必要計(jì)算，填寫(xiě)下表中陰離子的濃度（能計(jì)算出的，填寫(xiě)計(jì)算結(jié)果，一定
不存在的離子填“0”，不能確定是否存在的離子填“？”）

陰離子	NO3-	CO32-	SiO32-	SO42-
c/mol·L-1

（4）判斷K⁺是否存在，若存在求其最小濃度，若不存在說(shuō)明理由                                 。

Answer 1

（1）Ag⁺、Mg²⁺、Ba²⁺（2分）（2）SiO₃^2-+2H⁺ ＝H₂SiO₃↓（或SiO₃^2-+2H⁺+H₂O＝H₄SiO₄↓）（2分）
（3）（每空1分）

陰離子	NO3-	CO32-	SiO32-	SO42-
c/mol/L	？	0.25	0.4	0

（4）存在，其最小濃度為0.8mol/L（2分）

試題分析：由題意知溶液為澄清溶液，因此溶液中含有的離子必須能大量共存。由實(shí)驗(yàn)Ⅰ可知，該溶液中一定含有CO₃^2-。與鹽酸反應(yīng)生成CO₂的物質(zhì)的量＝0.56L÷22.4L/mol＝0.025mol，則根據(jù)碳原子守恒可知，CO₃^2－的濃度其濃度為＝0.025mol÷0.1L＝0.25mol/L。溶液中含有CO₃^2－，則一定沒(méi)有Ag⁺、Mg²⁺、Ba²⁺；由生成白色沉淀判斷溶液中一定含有SiO₃^2-，發(fā)生反應(yīng)SiO₃^2-+2H⁺＝H₂SiO₃↓。根據(jù)實(shí)驗(yàn)Ⅱ可知，2.4g是固體是二氧化硅，其物質(zhì)的量＝2.4g÷60g/mol＝0.04mol。則根據(jù)硅原子守恒可知SiO₃^2-的濃度為0.04mol÷0.1L＝0.4mol/L。由實(shí)驗(yàn)Ⅲ可知溶液中不含SO₄^2-，根據(jù)電荷守恒2c（CO₃^2-）+2c（SiO₃^2-）＝2×0.25mol/L+2×0.4mol/L＝1.3mol/L＞0.5mol/L，因此溶液中一定含有K⁺。由于不能確定NO₃^-是否存在，所以K^＋濃度至少為0.8mol/L。
（1）由實(shí)驗(yàn)Ⅰ可知，加入足量稀鹽酸生成白色沉淀并在標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出0.56L氣體，則該溶液中一定含有CO₃^2-、SiO₃^2-，則一定沒(méi)有Ag⁺、Mg²⁺、Ba²⁺。
（2）實(shí)驗(yàn)Ⅰ中生成沉淀的離子方程式為：SiO₃^2-+2H⁺＝H₂SiO₃↓。
（3）通過(guò)上述分析計(jì)算可知，

陰離子	NO3-	CO32-	SiO32-	SO42-
c/mol/L	？	0.25	0.4	0

（4）根據(jù)電荷守恒2c（CO₃^2-）+2c（SiO₃^2-）＝2×0.25mol/L+2×0.4mol/L＝1.3mol/L＞0.5mol/L，因此溶液中一定含有K⁺。由于不能確定NO₃^-是否存在，所以K^＋濃度至少為0.8mol/L。