9.在“复分解反应发生条件”的探究活动中，用到$\ce{H_{2}SO_{4}}$、$\ce{Ba(NO_{3})_{2}}$、$\ce{NaOH}$、$\ce{K_{2}CO_{3}}$四种溶液。某科学兴趣小组的同学对实验后的废液进行了探究。取废液少许，测得其pH为12。
【提出问题】废液中除含$\ce{OH^-}$外，还含有哪些离子呢？
【理论分析】废液是由四种溶液混合而成的。这四种物质在水中电离出的8种离子（$\ce{H^+}$、$\ce{SO^{2-}_{4}}$、$\ce{Ba^{2+}}$、$\ce{NO^-_{3}}$、$\ce{Na^+}$、$\ce{OH^-}$、$\ce{K^+}$、$\ce{CO^{2-}_{3}}$）之间会相互发生反应。废液的pH为12，显碱性，所以一定不存在的一种离子是；有三种离子在任何条件下都会存在，它们是$\ce{NO^-_{3}}$、$\ce{K^+}$和。
【猜想与假设】甲同学：另外可能还含有$\ce{SO^{2-}_{4}}$、$\ce{CO^{2-}_{3}}$。
乙同学：另外可能还含有$\ce{Ba^{2+}}$。
丙同学：另外可能还含有$\ce{Ba^{2+}}$、$\ce{SO^{2-}_{4}}$、$\ce{CO^{2-}_{3}}$。
以上甲、乙、丙三位同学的假设中，同学的假设一定不成立，原因是。
【实验验证】选择其中一种可能成立的假设，设计实验进行验证。我选择同学的假设，实验方案如下：

【理论分析】$\ce{H^+}$ $\ce{Na^+}$
【猜想与假设】丙
$\ce{Ba^{2+}}$与$\ce{SO^{2-}_{4}}$或$\ce{CO^{2-}_{3}}$均不能共存
【实验验证】甲
实验步骤:(1)取少量废液于试管中,向其中滴加稀盐酸;(2)继续加稀盐酸直到无气体冒出;(3)再滴加氯化钡溶液,观察现象
实验现象:有气泡冒出,有白色沉淀产生
结论:废液中有$\ce{CO^{2-}_{3}}$和$\ce{SO^{2-}_{4}}$,甲同学的假设成立

【分析】
首先根据废液pH=12（碱性），判断与OH⁻不能共存的H⁺一定不存在；再分析四种物质电离的离子，找出始终不反应的离子（NO₃⁻、K⁺、Na⁺）；接着依据离子共存规则，判断Ba²⁺与SO₄²⁻、CO₃²⁻不能共存，确定丙同学假设不成立；若验证甲同学假设，需先检验CO₃²⁻（加稀盐酸），排除其干扰后再检验SO₄²⁻（加氯化钡），从而得出结论。
【解析】
1. 理论分析：
废液pH=12，呈碱性，含大量OH⁻，H⁺与OH⁻结合生成水，故一定不存在H⁺；四种物质（H₂SO₄、Ba(NO₃)₂、NaOH、K₂CO₃）电离出的离子中，NO₃⁻（来自Ba(NO₃)₂）、K⁺（来自K₂CO₃）、Na⁺（来自NaOH）不会与其他离子结合成沉淀、气体或水，因此这三种离子始终存在。
2. 猜想与假设分析：
Ba²⁺与SO₄²⁻会生成BaSO₄沉淀，与CO₃²⁻会生成BaCO₃沉淀，二者均不能共存，因此丙同学假设同时存在Ba²⁺、SO₄²⁻、CO₃²⁻一定不成立。
3. 实验验证（选甲同学假设）：
实验步骤：①取少量废液于试管，滴加稀盐酸；②继续加稀盐酸至无气体冒出；③再滴加氯化钡溶液。
实验现象：有气泡冒出，有白色沉淀产生。
结论：废液中含CO₃²⁻和SO₄²⁻，甲同学假设成立。
【答案】
【理论分析】$\ce{H^+}$；$\ce{Na^+}$
【猜想与假设】丙；$\ce{Ba^{2+}}$与$\ce{SO^{2-}_{4}}$或$\ce{CO^{2-}_{3}}$均不能共存
【实验验证】甲；实验步骤：(1)取少量废液于试管中，向其中滴加稀盐酸；(2)继续加稀盐酸直到无气体冒出；(3)再滴加氯化钡溶液，观察现象；实验现象：有气泡冒出，有白色沉淀产生；结论：废液中有$\ce{CO^{2-}_{3}}$和$\ce{SO^{2-}_{4}}$，甲同学的假设成立
【知识点】
离子共存；复分解反应条件；常见离子检验
【点评】
本题围绕复分解反应的离子共存展开，考查学生对离子性质、检验方法的掌握，需结合碱性环境分析离子存在情况，设计实验时要排除干扰离子，是酸碱盐部分的典型探究题，能锻炼逻辑推理与实验设计能力。
【难度系数】
0.5