Question

11．现有某无色溶液，只可能含有下表中的几种离子．

阳离子	NH4+、Mg2+、K+、Al3+
阴离子	HCO3-、MnO4-、SO42-、Cl-

为分析其组成，现进行如下实验：
①取 l0mL该溶液于试管中滴加足量的Ba（NO₃）₂溶液，加稀硝酸酸化后过滤得到  0.03mol白色沉淀甲．
②取上述反应后的滤液，加人AgNO₃溶液未见沉淀产生．
③另取l0mL该溶液于试管中，滴加NaOH溶液产生白色沉淀乙，当加人NaOH的物质的量为0.03mol时，沉淀的量达到最大；继续滴加NaOH溶液并加热，开始产生气体丙，收集气体丙，体积换算成标况下为0.224L（假设丙全部逸出），最后沉淀完全溶解．
下列推断不正确的是（　　）

• A． 肯定没有 Mg²⁺、HCO₃^-、Cl^-、MnO₄^-
• B． 一定含有 K⁺，且c（K⁺）=2mol/L
• C． 该溶液可能是KAl（SO₄）₂和NH₄Al（SO₄）₂的混合溶液
• D． 若仅根据实验③，将该溶液蒸干、灼烧，有可能得到仅含有氧化铝固体物质

Answer 1

分析 溶液无色，说明不含MnO₄^-；
①取10mL该溶液于试管中滴加Ba（NO₃）₂溶液，加稀硝酸酸化后过滤得到0.03mol白色沉淀甲，说明甲为BaSO₄，原溶液中含有SO₄^2-；
②向滤液中加入AgNO₃溶液未见沉淀产生，说明不含有Cl^-；
③因为能与碱共热生成气体的只有NH₄⁺，氢氧化镁不溶于氢氧化钠溶液，Al³⁺能与氢氧化钠溶液反应生成沉淀又能完全溶解，铝离子与碳酸氢根离子能发生双水解反应而不能大量共存，故不含HCO₃^-；根据氢氧化铝沉淀0.01mol和标况下氨气为0.224L，利用元素守恒可知有NH₄⁺为0.01mol，Al³⁺为0.01mol，再根据电荷守恒可推知含有K⁺；则一定含有的离子为K⁺、NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-，一定不含有的离子为MnO₄^-、Mg²⁺、Cl^-、HCO₃^-．

解答 解：溶液无色，说明不含MnO₄^-；
①取10mL该溶液于试管中滴加Ba（NO₃）₂溶液，加稀硝酸酸化后过滤得到0.03mol白色沉淀甲，说明甲为BaSO₄，原溶液中含有SO₄^2-，且物质的量为0.03mol；
②向滤液中加入AgNO₃溶液未见沉淀产生，说明不含有Cl^-；
③因为能与碱共热生成气体的只有NH₄⁺，氢氧化镁不溶于氢氧化钠溶液，Al³⁺能与氢氧化钠溶液反应生成沉淀又能完全溶解，铝离子与碳酸氢根离子能发生双水解反应而不能大量共存，故不含HCO₃^-；根据氢氧化铝沉淀0.01mol和标况下氨气为0.224L，利用元素守恒可知有NH₄⁺为0.01mol，Al³⁺为0.01mol，再根据电荷守恒可推知含有K⁺，且物质的量为0.03×2-0.01-0.01×3=0.02mol，综上所述可知一定含有的离子为K⁺、NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-，一定不含有的离子为MnO₄^-、Mg²⁺、Cl^-、HCO₃^-．
A．由上述分析可知，Mg²⁺、HCO₃^-、Cl^-、MnO₄^-一定不存在，故A正确；
B．由上述分析可知，一定含有的离子为K⁺，物质的量为0.02mol，故浓度为：$\frac{0.02mol}{0.01L}$=2mol/L，故B正确；
C．由推断得出铵根的物质的量等于铝离子的物质的量，故不可能是KAl（SO₄）₂和NH₄Al（SO₄）₂的混合溶液，故C错误；
D．根据实验③得出的沉淀物质只有氢氧化铝，蒸干灼烧只得到氧化铝，故D正确；故选C．

点评 本题考查物质检验的实验方案的设计，为高频考点，把握实验中现象与结论的关系、发生的离子反应为解答的关键，注意电荷守恒的应用，题目难度中等．