Question

18．化學與環(huán)境密切相關．近年來霧霾問題已成為百姓所關注的主要問題，今年入秋以來，我國大部分地區(qū)更是“霾伏”四起，部分地區(qū)持續(xù)出現(xiàn)中度至重度霾，環(huán)境治理刻不容緩．回答下列問題：
（1）下列有關說法正確的是AC
A．光化學煙霧是氮氧化物與碳氫化合物受紫外線作用后產生的有毒煙霧．
B．PH小于7的雨水都是酸雨
C．PM2.5含量的增加是形成霧霾天氣的重要原因之一
D．大氣中CO₂含量的增加會導致臭氧空洞的加劇
（2）某化學實驗小組測得某地區(qū)的霧霾中可能含有如下幾種無機離子：Na⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Al³⁺、SO₄^2-、NO₃^-、Cl^-．對該地區(qū)霧霾處理后獲得試樣溶液進行了如下的實驗：

已知：3NO₃^-+8Al+5OH^-+18H₂O═3NH₃↑+8[Al（OH）₄]^-
請回答下列問題：
①試樣溶液加入過量NaOH溶液后生成沉淀Ⅰ的化學式是Mg（OH）₂．生成氣體Ⅰ的離子方程式為NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O，檢驗該氣體的方法是將濕潤的紅色石蕊試紙粘在玻璃棒上，靠近集氣瓶口若試紙變藍，則說明該氣體為氨氣．
②根據(jù)實驗結果，推測出霧霾中一定含有的離子有NH₄⁺、Mg²⁺、Al³⁺、NO₃^-，若要確定原試樣溶液存在的其它陰離子，可在試樣溶液中先加入足量的Ba（NO₃）₂溶液，再取上層清液加入AgNO₃溶液．
（3）若該實驗小組測得另一地區(qū)霧霾試樣中可能含有H⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、CO₃^2-、SO₄^2-、NO₃^-中的幾種．①若加入鋅粒，排空法收集到無色無味氣體；②若加入NaOH溶液，產生白色沉淀，且產生的沉淀量與加入NaOH的物質的量之間關系如圖所示．則下列說法不正確的是ABD
A．溶液中一定不含CO₃^2-，可能含有SO₄^2-和NO₃^-
B．溶液中n（Mg²⁺）=0.1mol
C．溶液中的陰離子的物質的量為0.35mol
D．n（H⁺）：n（Al³⁺）：n（Mg²⁺）=1：1：1．

Answer 1

分析 （1）A、大氣中的碳氫化合物和NOx等為一次污染物，在太陽光中紫外線照射下能發(fā)生化學反應，衍生種種二次污染物．由一次污染物和二次污染物的混合物（氣體和顆粒物）所形成的煙霧污染現(xiàn)象，稱為光化學煙霧；
B、酸雨是指pH＜5.6的降水；
C、PM2.5是形成霧霾天氣罪魁禍首；
D、二氧化碳會導致溫室效應．
（2）試樣溶液中加入過量NaOH并加熱，生成的氣體1，該氣體1可能是NH₃，則試樣中含有NH₄⁺；生成的沉淀1為Mg（OH）₂，說明原溶液中含Mg²⁺；向濾液中通入CO₂，得到溶液2、沉淀2，溶液2中加入Al，NO₃^-+A1+OH^-+H₂O→NH₃↑+[Al（OH）₄]^-，生成氣體2，該氣體是NH₃，根據(jù)已知條件知，溶液2中含有NO₃^-，根據(jù)元素守恒知，原溶液中含有NO₃^-；濾液1中通入CO₂，得到沉淀2，則沉淀2為Al（OH）₃，說明原溶液中含Al³⁺，據(jù)此分析；
（3）若加入鋅粒，產生無色無味無毒的氣體，說明氣體是氫氣，因此溶液顯酸性，則CO₃^2-和NO₃^-不能大量共存；加入NaOH溶液，產生白色沉淀，說明不存在鐵離子；根據(jù)產生的沉淀量與加入NaOH的物質的量之間的關系圖可知，溶液中一定含有Mg²⁺、Al³⁺；又因為當沉淀達到最大值時，繼續(xù)進入氫氧化鈉，沉淀不變，這說明溶液中還存在NH₄⁺，由于溶液中還必須存在陰離子，所以一定還有SO₄^2-．結合圖象中各階段消耗的氫氧化鈉，計算溶液中n（H⁺）、n（Mg²⁺）、n（Al³⁺）、n（NH₄⁺），據(jù)此解答．

解答 解：（1）A、光化學煙霧是汽車、工廠等污染源排入大氣的碳氫化合物（HC）和氮氧化物（NOx）等一次污染物在陽光（紫外光）作用下會發(fā)生光化學反應生成二次污染物，故A正確；
B、由于空氣中二氧化碳的溶入，正常的降雨的pH也小于7，而酸雨是指pH＜5.6的降水，故B錯誤；
C、PM2.5是形成霧霾天氣罪魁禍首，是導致霧霾的主要原因之一，故C正確；
D、二氧化碳會導致溫室效應，是形成溫室效應的主要原因，與臭氧空洞，故D正確．
故選AC；
（2）試樣溶液中加入過量NaOH并加熱，生成的氣體1，該氣體1只能是NH₃，則試樣中含有NH₄⁺；由于氫氧化鈉過量，故生成的沉淀1為Mg（OH）₂，說明原溶液中含Mg²⁺；如果原溶液中含Al³⁺，則與過量的氫氧化鈉反應轉化為了AlO₂^-，故濾液1中可能含AlO₂^-、SO₄^2-、NO₃^-、Cl^-，一定含Na⁺和OH^-．則向濾液1中通入CO₂，得到溶液2，溶液2中加入Al，生成氣體2，根據(jù)信息所給的反應NO₃^-+A1+OH^-+H₂O→NH₃↑+[Al（OH）₄]^-，該氣體是NH₃，根據(jù)已知條件知，溶液2中含有NO₃^-，根據(jù)元素守恒知，原溶液中含有NO₃^-；還得到沉淀2，則說明濾液1中含AlO₂^-，即原溶液中含Al³⁺．
故溶液中一定存在的離子是NH₄⁺、Mg²⁺、Al³⁺、NO₃^-；Na⁺、SO₄^2-、Cl^-的存在不能確定．
①試樣溶液加入過量NaOH溶液后生成沉淀Ⅰ為Mg（OH）₂；氣體Ⅰ的生成是溶液中的銨根離子與氫氧根反應生成的：NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O；由于氨氣是唯一的堿性氣體，故檢驗的方法為：將濕潤的紅色石蕊試紙粘在玻璃棒上，靠近集氣瓶口若試紙變藍，則說明該氣體為氨氣．故答案為：
Mg（OH）₂；NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O；將濕潤的紅色石蕊試紙粘在玻璃棒上，靠近集氣瓶口若試紙變藍，則說明該氣體為氨氣．
②經過上述分析，霧霾中國一定含有的離子為NH₄⁺、Mg²⁺、Al³⁺、NO₃^-；由于不能確定的陰離子有SO₄^2-、Cl^-，而檢驗SO₄^2-用鋇鹽，檢驗Cl^-用硝酸銀，而由于Ag⁺既能與SO₄^2-又能與Cl^-反應，而Ba²⁺只與SO₄^2-反應，故應先向溶液中加入Ba（NO₃）₂，若有白色沉淀生成，則說明溶液中有SO₄^2-；然后取上層清液，加入硝酸銀，如果有白色沉淀生成，則溶液中含Cl^-．
故答案為：NH₄⁺、Mg²⁺、Al³⁺、NO₃^-；Ba（NO₃）₂； AgNO₃．
（3）若加入鋅粒，產生無色無味無毒的氣體，說明氣體是氫氣，因此溶液顯酸性，則CO₃^2-和NO₃^-不能大量共存；
加入NaOH溶液，產生白色沉淀，說明不存在Fe³⁺；根據(jù)產生的沉淀量與加入NaOH的物質的量之間的關系圖可知，溶液中一定含有Mg²⁺、Al³⁺；又因為當沉淀達到最大值時，繼續(xù)進入氫氧化鈉，沉淀不變，這說明溶液中還存在NH₄⁺，由于溶液中還必須存在陰離子，所以一定還有SO₄^2-；
由圖象可知，第一階段為氫離子與氫氧化鈉反應，消耗氫氧化鈉為0.1mol，則n（H⁺）=0.1mol；
第三階段為銨根離子與氫氧化鈉反應，消耗氫氧化鈉為0.7mol-0.5mol=0.2mol，則n（NH₄⁺）=0.2mol；
最后階段為氫氧化鈉溶解氫氧化鋁，消耗氫氧化鈉0.8mol-0.7mol=0.1mol，則n[Al（OH）₃]=0.1mol，根據(jù)鋁元素守恒可知n（Al³⁺）=0.1mol；
第二階段為氫氧化鈉沉淀鎂離子、鋁離子，共消耗氫氧化鈉為0.5mol-0.1mol=0.4mol，則n（Mg²⁺）=（0.4mol-0.1mol×3）÷2=0.05mol，
A．由上述分析可知，溶液中一定不含CO₃^2-、NO₃^-，一定含有SO₄^2-，故A錯誤；
B．n（Mg²⁺）=（0.4mol-0.1mol×3）÷2=0.05mol，故B錯誤；
C．溶液中的陰離子為硫酸根，根據(jù)電荷守恒，物質的量為0.35mol，故C正確；
D．由上述分析可知，溶液中n（H⁺）：n（Al³⁺）：n（Mg²⁺）=0.1mol：0.1mol：0.05mol=2：2：1，故D錯誤．
故答案為：ABD．

點評 本題考查了物質的推斷，明確物質的性質及特殊反應現(xiàn)象是解本題關鍵，根據(jù)物質的溶解性、物質的性質及題給信息來分析解答，題目難度中等．