一道离子推断题解析 高考化学

【例】今有一混合物的水溶液，只可能含有以下离子中的若干种：K＋、Al3+、Fe3+、Mg2＋、Ba2＋、NH4＋、Cl－、CO32－、SO42－，现取三份100mL溶液进行如下实验：

（1）第一份加入AgNO3溶液有沉淀产生

（2）第二份加过量NaOH溶液加热后，收集到气体0.02mol，同时得到溶液甲

（3）在甲溶液中通入过量CO2，生成白色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、灼烧，质量为1.02g

（4）第三份加足量BaCl2溶液后，得白色沉淀，沉淀经足量盐酸洗涤、干燥后，质量为11.65g。根据上述实验回答：

（1）肯定存在的离子是___________________________________；

（2）肯定不存在的离子是_____________________________________；

（3）可能存在的离子是_______________________________________；

（4）写出实验（2）中所发生反应的离子方程式：____________________________，____________________________________________________________________。

（5）确定溶液中的阳离子的物质的量浓度：_________________________________。

【解析】据（2）知溶液中有NH4+ 0.02mol，由于Fe3+、Mg2+与OH－结合生成沉淀而不能大量共存，故排除Fe3+、Mg2+的存在（甲是溶液）；

据（3）知溶液中有Al3+ 1.02g ÷ 102g·mol—1×2＝0.02mol，由于Al3+与CO32－在水溶液中因水解互相促进而水解完全生成(OH)3沉淀和CO2气体，不能大量共存，故排除CO32－的存在；

据（4）用盐酸洗涤沉淀，因BaCO3溶于盐酸生成弱酸H2CO3（分解生成CO2和水），知溶液中有SO42－ 11.65g÷233·mol—1g＝0.05mol，由于SO42－与Ba2+因结合成BaSO4沉淀而不能大量共存，故排除Ba2+的存在；又由于SO42－离子跟Ag+因结合成微溶的Ag2SO4而不能大量共存，故（1）中生成的沉淀肯定有Ag2SO4，有无AgCl不能确定，故Cl－可能存在；

综上所述：溶液中肯定存在的离子是NH4+ 0.02mol、Al3+ 0.02mol、SO42－ 0.05mol，肯定不存在的离子是Fe3+、Mg2+、CO32－、Ba2+，Cl－可能存在，暂时不能确定的离子是K+。

用电荷守恒判断：溶液中正电荷总和比负电荷总和少0.02mol，还需0.02molK+补充，所以溶液中至少存在K+ 0.02mol：Cl－可能存在，则n (K+)>0.02mol；也可能不存在，则n (K+)＝0.02mol。

【答案】（1）K＋、NH4＋、Al3+、SO42－（3分）

（2）Fe3+、Mg2＋、CO32－、Ba2＋（3分）

（3）Cl－（2分）

（4）①NH4＋+OH－ NH3↑+H2O   ②Al3++4OH－＝AlO2－+2H2O[或Al3++3OH－＝Al(OH)3↓， Al(OH)3+OH－＝ AlO2－+2H2O] （各2分，共4分）

（5）c(K+)≥0.2mol/L（2分）、c(NH4＋)==0.2mol/L（1分）、c(Al3+)==0.2mol/L（1分）

【方法点拨】
    ①离子推断题的推断过程中，容易忽略用离子共存的有关知识排除不可能存在的离子，而本题实验（1）（2）（3）（4）都需要使用离子共存知识才能做出完整的推断。所以，在做离子推断题时，每确定一种离子肯定存在，一定要用离子反应发生的条件做一次与这种离子不能大量共存的判断，排除肯定不存在的离子，以免造成错误。

②推断结束，一定要用电荷守恒知识做一个总体判断，本题如果忽略根据电荷守恒作出进一步判断的重要步骤，则会漏掉肯定存在的K+离子。