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15.在Na+浓度为0.5mol/L的某澄清溶液中,还可能含有表中的若干种离子:
阳离子K+、Ag+、Mg2+、Ba2+
阴离子NO3、CO32-、SO42-、SiO32-
取该溶液10mL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BaCl2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Ag+、Mg2+、Ba2+.
(2)实验I中生成沉淀的离子方程式为SiO32-+2H+=H2SiO3↓.
(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“?”)
(4)判断K+是否存在存在,(填“是”或“否”)若存在求其最小浓度,若不存在说明理由其浓度至少为0.8mol/L.

分析 由题意“溶液为澄清溶液”可知:溶液中含有的离子一定能够大量共存;由实验Ⅰ可知,该溶液中一定含有CO32-,其浓度为$\frac{\frac{0.56L}{22.4L/mol}}{0.1L}$=0.25mol/L,则一定没有Ag+、Mg2+、Ba2+;由生成白色沉淀判断溶液中一定含有SiO32-,发生反应SiO32-+2H+=H2SiO3↓,硅酸加热分解生成二氧化硅,固体质量为2.4g为二氧化硅的质量,根据硅原子守恒,SiO32-的浓度为:$\frac{\frac{2.4g}{60g/mol}}{0.1L}$=0.4mol/L;
由实验Ⅲ可知溶液中不含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,因此溶液中一定含有K+,且其浓度至少为0.8mol/L,不能确定NO3-是否存在,以此解答该题.

解答 解:(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-,则一定没有Ag+、Mg2+、Ba2+,
故答案为:Ag+、Mg2+、Ba2+;
(2)加入盐酸,由生成白色沉淀判断溶液中一定含有SiO32-,发生反应SiO32-+2H+=H2SiO3↓,故答案为:SiO32-+2H+=H2SiO3↓;
(3)根据以上计算可知,不能确定NO3-,c(CO32-)=0.25mol/L,c(SiO32-)=0.4mol/L,一定不存在硫酸根离子,所以c(SO42-)=0,故答案为:

阴离子NO3-    CO32-SiO32-SO42-
c/mol•L-1?0.25mol/L0.4mol/L 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+,且其浓度至少为0.8mol/L,
故答案为:存在;其浓度至少为0.8mol/L.

点评 本题考查离子共存、离子检验等知识,为高考常见题型,难度中等,注意掌握离子反应反应条件及常见离子的检验方法,根据电荷守恒判断K+是否存在,是本题的难点、易错点.

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