Question

6．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⁺、K⁺、Fe³⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、Al³⁺、NO₃^-、CO₃^2-）、SO₄^2-，現(xiàn)取二份100mL溶液進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
①第一份逐滴滴加NaOH溶液，測得沉淀與NaOH溶液的體積關(guān)系如圖．
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9.32g．
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，以下推測不正確的是（　　）

• A． 原溶液一定不存在H⁺、Cu²⁺、CO₃^2-、Fe³⁺
• B． 不能確定原溶液是否含有K⁺、NO₃^-
• C． 原溶液確定含Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺，且n（Mg²⁺）：n（Al³⁺）：n（NH₄⁺）=1：1：2
• D． 實(shí)驗(yàn)所加的NaOH的濃度為2mol•L^-1

Answer 1

分析 根據(jù)無色溶液可知，有顏色的離子不能存在，一定不含Cu²⁺、Fe³⁺；
①第二份逐滴滴加NaOH 溶液，由圖可知，開始加入氫氧化鈉溶液就有沉淀生成，說明不含有H⁺；沉淀最大時(shí)，繼續(xù)滴加氫氧化鈉溶液，沉淀質(zhì)量不變，則溶液中一定含NH₄⁺；后繼續(xù)滴加氫氧化鈉溶液，沉淀部分溶解，推斷一定含有Al³⁺和Mg²⁺；由于Al³⁺和CO₃^2-會發(fā)生雙水解而不共存，所以溶液中一定不含CO₃^2-，則一定含有SO₄^2-；③第一份加足量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9.32g，說明溶液中CO₃^2-和SO₄^2-至少有一種；
根據(jù)溶液中的電荷守恒以及離子的檢驗(yàn)方法進(jìn)行解答．

解答 解：根據(jù)無色溶液可知，有顏色的離子不能存在，一定不含Cu²⁺、Fe³⁺；
①二份逐滴滴加NaOH 溶液，由圖可知，開始加入氫氧化鈉溶液就有沉淀生成，說明不含有H⁺；沉淀最大時(shí)，繼續(xù)滴加氫氧化鈉溶液，沉淀部分溶解，推斷一定含有Al³⁺；圖象中有一段平臺，說明加入OH^-時(shí)無沉淀生成，有NH₄⁺，NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O，說明含有銨根離子，最后沉淀不能完全溶液，說明溶液中含Mg²⁺，由于Al³⁺和CO₃^2-會發(fā)生雙水解而不共存，所以溶液中一定不含CO₃^2-，則一定含有SO₄^2-，則生成的9.32g沉淀為BaSO₄；
③第第一份加足量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9.32g，說明溶液中CO₃^2-和SO₄^2-至少有一種；
第二份加足量BaCl₂溶液后，有白色沉淀產(chǎn)生，此沉淀為BaSO₄，經(jīng)洗滌、干燥后，沉淀質(zhì)量為9.32g，則溶液中n（SO₄^2-）=$\frac{9.32g}{233g/mol}$=0.04mol．
A、溶液中一定不含H⁺、Cu²⁺、CO₃^2-，F(xiàn)e³⁺，故A正確；
B、一定含NH₄⁺、K⁺、Mg²⁺、Al³⁺、SO₄^2-，可能含NO₃^-，故無法確定的是NO₃^-，故B錯(cuò)誤；
C、氫氧化鋁和NaOH溶液反應(yīng)生成NaAlO₂時(shí)，結(jié)合原子守恒知，c（Al³⁺）=$\frac{2mol/L×0.005L}{0.1L}$=0.1mol/L，c（NH₄⁺）=$\frac{2mol/L×0.01L}{0.1L}$=0.2mol/L，溶液中c（SO₄^2-）=$\frac{0.04mol}{0.1L}$=0.4mol/L，
根據(jù)溶液中電荷守恒知，3c（Al³⁺）+c（NH₄⁺）+2（Mg²⁺）＜2c（SO₄^2-），所以溶液中還存在K⁺，還可能含有NO₃^-，且根據(jù)電荷守恒可知，溶液中的c（K⁺）≥0.1mol/L，所以

一定含有的離子種類	Mg2+	NH4+	Al3+	K+
物質(zhì)的量濃度（mol/L）	0.1	0.2	0.1	≥0.1

，原溶液確定含Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺，且n（Mg²⁺）：n（Al³⁺）：n（NH₄⁺）=1：1：2，故C正確；
D、當(dāng)加入40mLNaOH溶液時(shí)，剩余的沉淀是Mg（OH）₂，n（Mg（OH）₂）=0.01mol，根據(jù)原子守恒知，n（Mg²⁺）=0.01mol，c（Mg²⁺）=$\frac{0.01mol}{0.1L}$=0.1mol/L，生成0.01molMg（OH）₂需要n（NaOH）是0.02mol，Al（OH）₃和NaOH反應(yīng)生成NaAlO₂需要NaOH溶液的體積是5mL，則鋁離子和NaOH溶液反應(yīng)生成Al（OH）₃沉淀時(shí)需要NaOH溶液的體積是15mL，則生成氫氧化鎂需要NaOH溶液的體積是10mL，所以c（NaOH）=$\frac{0.02mol}{0.01L}$=2.00mol/L，故D正確；
故選B．

點(diǎn)評 本題考查了離子共存、離子反應(yīng)的計(jì)算等知識點(diǎn)，定性分析離子共存、定量分析離子的物質(zhì)的量是解本題的關(guān)鍵，題目難度大．