Question

12．某无色稀溶液X中，可能含有如表所列离子中的某几种．取该溶液适量，向其中加入某试剂Y，产生沉淀的物质的量（n）与加入试剂体积（y）的关系如图所示．下列说法正确的是（　　）

阴离子	CO32-、SiO32-、[Al（OH）4]-、Cl-
阳离子	Al3+、Fe3+、Mg2+、NH4+、Na+

• A． 若Y是盐酸，则X中一定含有CO₃^2-、SiO₃^2-、[Al（OH）₄]^-和NH₄⁺
• B． 若Y是NaOH溶液，则X中一定含有A1³⁺、Fe³⁺、NH₄⁺、Cl^-
• C． 若Y是NaOH溶液，则ab段发生反应的离子方程式为：NH₄⁺+OH^-═NH₃↑+H₂O
• D． 若Y是NaOH溶液，则X中的Al³⁺、Mg²⁺、NH₄⁺物质的量之比为2：1：4

Answer 1

分析 溶液无色说明溶液中不含Fe³⁺；
（1）如果Y是盐酸，向溶液中加盐酸，先生成沉淀，则溶液中可能含SiO₃^2-、[Al（OH）₄]^-或两者中的一种，即生成的沉淀为H₂SiO₃、Al（OH）₃或两者中的一种，则溶液中不含Al³⁺、Mg²⁺；当a-b段时，沉淀的量不变化，发生的是盐酸和碳酸根离子反应生成气体；当b-c段时沉淀的质量减少，即部分沉淀和盐酸反应，部分沉淀和盐酸不反应，说明生成的沉淀既有H₂SiO₃又有Al（OH）₃，原溶液中有硅酸根离子和[Al（OH）₄]^-离子，弱酸根离子和铵根离子能双水解，所以溶液中不含NH₄⁺，含有的阳离子是Na⁺；
（2）若Y是氢氧化钠，向溶液中加氢氧化钠溶液，先生成沉淀，当a-b段时，沉淀的量不变化，氢氧化钠和铵根离子反应生成气体；当b-c段时沉淀的质量减少，部分沉淀和氢氧化钠反应，部分沉淀不反应，说明溶液中有铝根离子和镁离子，则溶液中不含硅酸根离子、碳酸根离子和[Al（OH）₄]^-离子，所以溶液中含有的阴离子是氯离子．

解答 解：溶液无色说明溶液中不含Fe³⁺；
（1）如果Y是盐酸，向溶液中加盐酸，先生成沉淀，则溶液中可能含SiO₃^2-、[Al（OH）₄]^-或两者中的一种，即生成的沉淀为H₂SiO₃、Al（OH）₃或两者中的一种，则溶液中不含Al³⁺、Mg²⁺；当a-b段时，沉淀的量不变化，发生的是盐酸和碳酸根离子反应生成气体：CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，HCO₃^-+H⁺═H₂O+CO₂↑；当b-c段时沉淀的质量减少，即部分沉淀和盐酸反应：Al（OH）₃+3H⁺═Al³⁺+3H₂O，部分沉淀和盐酸不反应，说明生成的沉淀既有H₂SiO₃又有Al（OH）₃，原溶液中有SiO₃^2-和[Al（OH）₄]^-，则oa段发生反应的离子方程式SiO₃^2-+2H⁺═H₂SiO₃↓，[Al（OH）₄]^-+H⁺═Al（OH）₃↓+H₂O，由于SiO₃^2-和[Al（OH）₄]^-和铵根离子能双水解，所以溶液中不含NH₄⁺，含有的阳离子是Na⁺．
则X中一定含有的离子是CO₃^2-、SiO₃^2-、AlO₂^-、Na⁺，oa段发生反应的离子方程式SiO₃^2-+2H⁺═H₂SiO₃↓，[Al（OH）₄]^-+H⁺═Al（OH）₃↓+H₂O，ab段发生反应的离子方程式CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，HCO₃^-+H⁺═H₂O+CO₂↑，bc段发生反应的离子方程式：Al（OH）₃+3H⁺═Al³⁺+3H₂O．
综上可知含有的离子为：CO₃^2-、SiO₃^2-、AlO₂^-、Na⁺；
（2）若Y是氢氧化钠，向溶液中加氢氧化钠溶液，先生成沉淀，溶液中可能含Al³⁺、Mg²⁺或两者中的一种，由于弱碱阳离子和弱酸根会双水解而不能共存，即溶液中不含CO₃^2-、SiO₃^2-、[Al（OH）₄]^-，由于溶液一定要保持电中性，故溶液中一定含Cl^-；当a-b段时，沉淀的量不变化，是氢氧化钠和铵根离子反应生成气体：NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O，即溶液中含NH₄⁺；当b-c段时沉淀的质量减少但没有完全溶解，即部分沉淀和氢氧化钠反应，部分沉淀不反应，说明溶液中有Al³⁺、Mg²⁺，即bc段的反应为：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O．
综上可知，X中一定含有的离子是Al³⁺、Mg²⁺、NH₄⁺、Cl^-；
A．由分析可知，若Y是盐酸，则X中一定含有：CO₃^2-、SiO₃^2-、AlO₂^-、Na⁺，故A错误；
B．若Y是氢氧化钠，X中一定含有的离子是Al³⁺、Mg²⁺、NH₄⁺、Cl^-，没有Fe³⁺，故B错误；
C．若Y是NaOH溶液，当a-b段时，沉淀的量不变化，是氢氧化钠和铵根离子反应生成气体：NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O，故C错误；
D．与铵根离子反应需要氢氧化钠的体积是2v，氢氧化铝和氢氧化钠反应需要氢氧化钠的体积是1v，则生成氢氧化铝需要氢氧化钠的体积是3V，生成氢氧化镁需要氢氧化钠的体积是1V，则n（Al³⁺）：n（Mg²⁺）：n（NH₄⁺）=1：$\frac{1}{2}$：2=2：1：4，故D正确．
故选D．

点评 本题考查离子检验及离子反应，根据溶液的颜色结合题给图象确定溶液中存在的离子，再结合物质之间的反应来确定微粒的量，同时考查学生思维的缜密性、考虑问题的全面性，题目较难．