Question

某溶液中可能含有H⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、CO₃^2-、SO₄^2-、NO₃^-中的几种．①若加入锌粒，产生无色无味无毒的气体；②若加入NaOH溶液，产生白色沉淀，且产生的沉淀的物质的量与加入NaOH的物质的量之间的关系如图所示．则下列说法正确的是（　　）

• A、溶液中的阳离子只有H⁺、Mg²⁺、Al³⁺
• B、溶液中n（NH₄⁺）=0.2mol
• C、溶液中一定不含CO₃^2-，可能含有SO₄^2-和NO₃^-
• D、三种离子的物质的量之比n（H⁺）：n（Al³⁺）：n（Mg²⁺）=1：1：1

Answer 1

分析：若加入锌粒，产生无色无味无毒的气体，说明气体是氢气，因此溶液显酸性，则CO₃^2-和NO₃^-不能大量共存；加入NaOH溶液，产生白色沉淀，说明不存在铁离子；根据产生的沉淀量与加入NaOH的物质的量之间的关系图可知，溶液中一定含有Mg²⁺、Al³⁺；又因为当沉淀达到最大值时，继续进入氢氧化钠，沉淀不变，这说明溶液中还存在NH₄⁺，由于溶液中还必须存在阴离子，所以一定还有SO₄^2-．结合图象中各阶段消耗的氢氧化钠，计算溶液中n（H⁺）、n（Mg²⁺）、n（Al³⁺）、n（NH₄⁺），据此解答．

解答：解：若加入锌粒，产生无色无味无毒的气体，说明气体是氢气，因此溶液显酸性，则CO₃^2-和NO₃^-不能大量共存；
加入NaOH溶液，产生白色沉淀，说明不存在Fe³⁺；根据产生的沉淀量与加入NaOH的物质的量之间的关系图可知，溶液中一定含有Mg²⁺、Al³⁺；又因为当沉淀达到最大值时，继续进入氢氧化钠，沉淀不变，这说明溶液中还存在NH₄⁺，由于溶液中还必须存在阴离子，所以一定还有SO₄^2-；
由图象可知，第一阶段为氢离子与氢氧化钠反应，消耗氢氧化钠为0.1mol，则n（H⁺）=0.1mol；
第三阶段为铵根离子与氢氧化钠反应，消耗氢氧化钠为0.7mol-0.5mol=0.2mol，则n（NH₄⁺）=0.2mol；
最后阶段为氢氧化钠溶解氢氧化铝，消耗氢氧化钠0.8mol-0.7mol=0.1mol，则n[Al（OH）₃]=0.1mol，根据铝元素守恒可知n（Al³⁺）=0.1mol；
第二阶段为氢氧化钠沉淀镁离子、铝离子，共消耗氢氧化钠为0.5mol-0.1mol=0.4mol，则n（Mg²⁺）=（0.4mol-0.1mol×3）÷2=0.05mol，
A．由上述分析可知，溶液中的阳离子只有H⁺、Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺，故A错误；
B．由上述分析可知，溶液中n（NH₄⁺）=0.2mol，故B正确；
C．由上述分析可知，溶液中一定不含CO₃^2-、NO₃^-，一定含有SO₄^2-，故C错误；
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错误，
故选B．

点评：本题考查离子共存、反应图象识别以及离子反应有关计算等，是高考中的常见题型，对学生的综合能力提出了更高的要求，有利于培养学生的逻辑思维能力和发散思维能力，难度较大．