Question

5．有一未知的無色溶液，只可能含有以下離子中的若干種（忽略由水電離產(chǎn)生的H⁺、OH^-）：H⁺、NH₄⁺、Na⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-，現(xiàn)取三份100mL溶液進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
①第一份加足量AgNO₃溶液后，有白色沉淀產(chǎn)生．
②第二份加足量BaCl₂溶液后，有白色沉淀產(chǎn)生，經(jīng)洗滌、干燥后，沉淀質(zhì)量為6.99g．
③第三份逐滴滴加NaOH溶液，測(cè)得沉淀與NaOH溶液的體積關(guān)系如圖．
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，以下推測(cè)不正確的是（　�。�

• A． 原溶液一定不存在H⁺、Fe³⁺、CO₃^2-
• B． 不能確定原溶液是否含有Na⁺、Cl^-
• C． 實(shí)驗(yàn)所加的NaOH的濃度為2mol•L^-1
• D． 原溶液確定含Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺，且n（Mg²⁺）：n（Al³⁺）：n（ NH₄⁺）=1：1：2

Answer 1

分析 溶液是無色透明的，所以不含有顏色的離子，故Fe³⁺一定不存在；
通過圖象知，在加入過量的NaOH的過程中，一開始就有沉淀生成，說明不含有H⁺；沉淀部分溶解，推斷一定含有Al³⁺；K⁺不能和中學(xué)常見物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生特殊現(xiàn)象進(jìn)行判斷，只能用焰色反應(yīng)判斷，則不能確定是否含Na⁺；
①第一份加足量AgNO₃溶液后，有白色沉淀產(chǎn)生，推斷一定有CO₃^2-、SO₄^2-兩種中的一種．因通過圖象知含有Al³⁺；鋁離子和碳酸根離子發(fā)生雙水解，不能共存，所以推斷一定不含有CO₃^2-、一定含有SO₄^2-；
②第二份加足里BaCl₂ 溶液后，有白色沉淀產(chǎn)生，經(jīng)洗滌、干燥后，沉淀質(zhì)量為6.99g，推斷生成3×10^-2molBaSO₄，所以n（SO₄^2-）=3×10^-2mol；
③第三份逐滴滴加NaOH 溶液，測(cè)得沉淀與NaOH溶液的體積關(guān)系如圖，通過圖象知，在加入過量的過氧化鈉的過程中，一開始就有沉淀生成，說明不含有H⁺，沉淀部分溶解，推斷一定含有Al³⁺；圖象中有一段平臺(tái)，說明加入OH^-時(shí)無沉淀生成，有NH₄⁺，NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O，最后溶液中有沉淀，說明溶液中含Mg²⁺，通過此實(shí)驗(yàn)無法判斷是否含有Na⁺，以此解答．

解答 解：溶液是無色透明的，所以不含有顏色的離子，故Fe³⁺一定不存在；
通過圖象知，在加入過量的NaOH的過程中，一開始就有沉淀生成，說明不含有H⁺；沉淀部分溶解，推斷一定含有Al³⁺；K⁺不能和中學(xué)常見物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生特殊現(xiàn)象進(jìn)行判斷，只能用焰色反應(yīng)判斷，則不能確定是否含Na⁺；
①第一份加足量AgNO₃溶液后，有白色沉淀產(chǎn)生，推斷一定有CO₃^2-、SO₄^2-兩種中的一種．因通過圖象知含有Al³⁺；鋁離子和碳酸根離子發(fā)生雙水解，不能共存，所以推斷一定不含有CO₃^2-、一定含有SO₄^2-；
②第二份加足里BaCl₂ 溶液后，有白色沉淀產(chǎn)生，經(jīng)洗滌、干燥后，沉淀質(zhì)量為6.99g，推斷生成3×10^-2molBaSO₄，所以n（SO₄^2-）=3×10^-2mol；
③第三份逐滴滴加NaOH 溶液，測(cè)得沉淀與NaOH溶液的體積關(guān)系如圖，通過圖象知，在加入過量的過氧化鈉的過程中，一開始就有沉淀生成，說明不含有H⁺，沉淀部分溶解，推斷一定含有Al³⁺；圖象中有一段平臺(tái)，說明加入OH^-時(shí)無沉淀生成，有NH₄⁺，NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O，最后溶液中有沉淀，說明溶液中含Mg²⁺，通過此實(shí)驗(yàn)無法判斷是否含有Na⁺，
A．由上述分析可知，原溶液一定不存在H⁺、Fe³⁺、CO₃^2-，故A正確；
B．原溶液確定含有Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺，由圖可知，沉淀最大時(shí)是氫氧化鎂、氫氧化鋁沉淀，且n[Mg（OH）₂]+n[Al（OH）₃]=0.02mol，沉淀最小時(shí)，為氫氧化鎂，故n[Mg（OH）₂]=0.01mol，故n[Al（OH）₃]=0.02mol-0.01mol=0.01mol，根據(jù)鋁元素守恒可知n（Al³⁺）=n[Al（OH）₃]=0.01mol，根據(jù)Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，需OH^-0.03mol；根據(jù)鎂元素守恒可知原溶液中n（Mg²⁺）=n[Mg（OH）₂]=0.01mol，根據(jù)Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，需OH^-0.02mol；生成沉淀最大量時(shí)需OH^-0.05mol，由圖可知消耗Na0H25mL，所以c（Na0H ）=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.05mol}{0.025L}$=2mol•L^-1；根據(jù)NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O，所以可得到NH₄⁺的物質(zhì)的量為0.01L×2mol•L^-1=2×10^-2mol，則n（Mg²⁺）：n（Al³⁺）：n（NH₄⁺）：n（SO₄^2-）═0.01mol：0.01mol：2×10^-2mol：3×10^-2mol=1：1：2：3，由電荷守恒可知1×2+1×3+2×1＞3×2，則應(yīng)存在Cl^-，故B錯(cuò)誤；
C．由選項(xiàng)B的計(jì)算可知，實(shí)驗(yàn)所加的NaOH的濃度為2mol•L^-1，故C正確；
D．由選項(xiàng)B的計(jì)算可知，原溶液確定含Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺，且n（Mg²⁺）：n（Al³⁺）：n（NH₄⁺）=1：1：2，故D正確；
故選B．

點(diǎn)評(píng) 本題考查離子反應(yīng)的計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，涉及圖象分析、離子共存及物質(zhì)的量計(jì)算等，側(cè)重分析能力及計(jì)算能力的綜合考查，把握?qǐng)D中曲線對(duì)于的反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，題目難度較大，選項(xiàng)B中利用電荷守恒為解答的易錯(cuò)點(diǎn)，題目難度較大．