Question

13．某混合物的水溶液中可能含有以下离子中的若干种：Na⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、NH₄⁺、Cl^-、SO₄^2-，现分别取100mL的两份溶液进行如下实验．
①第一份加过量NaOH溶液后加热，收集到0.03mol气体，无沉淀生成，同时得到溶液甲．
②向甲溶液中通入过量CO₂，生成白色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、灼烧后，得到1.02g固体．
③第二份加足量BaCl₂溶液后，生成白色沉淀，过滤后的沉淀经足量盐酸洗涤、干燥后，得到23.3g固体，向滤液中加入AgNO₃溶液又有白色沉淀产生．下列有关叙述正确的是（　　）

• A． 由①可知原溶液存在离子为NH₄⁺，其浓度为0.03mol/L
• B． 原溶液肯定没有Fe³⁺、Mg²⁺，一定含有Na⁺
• C． n（NH₄⁺）：n（Al³⁺）：n（SO₄^2-）=3：1：10
• D． 原溶液一定存在Cl^-

Answer 1

分析 ①第一份加过量NaOH溶液后加热，收集到0.03mol气体，无沉淀生成，0.03mol气体为氨气，溶液中一定含有NH₄⁺，并且物质的量为0.03mol，无沉淀，说明原溶液中无Fe³⁺、Mg²⁺，同时得到溶液甲，．
②向甲溶液中通入过量CO₂，生成白色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、灼烧后，得到1.02g固体，说明存在Al³⁺，1.02g为氧化铝；
③第二份加足量BaCl₂溶液后，生成白色沉淀，过滤后的沉淀经足量盐酸洗涤、干燥后，得到23.3g固体，沉淀为硫酸钡，说明原溶液存在SO₄^2-，一定不存在Ba²⁺，再根据电荷守恒，得出一定存在钾离子，据此进行解答，向滤液中加入AgNO₃溶液又有白色沉淀产生，不能确定溶液中是否存在Cl^-、SO₄^2-；

解答 解：①第一份加入过量NaOH溶液加热后，只收集到气体0.03mol，无沉淀生成，0.03mol气体为氨气，溶液中一定含有NH₄⁺，并且物质的量为0.03mol，无沉淀，说明原溶液中无Fe³⁺、Mg²⁺；
②甲溶液中通入过量的CO₂，生成白色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、灼烧，质量为1.02g，说明存在Al³⁺，1.02g为氧化铝，铝离子物质的量为：$\frac{1.02g}{102g/mol}$×2=0.02mol；
③第二份溶液加入足量BaCl₂溶液后，得到白色沉淀，沉淀经足量盐酸洗涤、干燥后，质量为23.3g，沉淀为硫酸钡，说明原溶液存在SO₄^2-，物质的量为：$\frac{23.3g}{233g/mol}$=0.1mol，故原溶液中一定存在SO₄^2-，则一定没有Ba²⁺，
再根据电荷守恒，正电荷为：n（+）=n（NH₄⁺）+3n（Al³⁺）=0.03mol+3×0.02mol=0.09mol；n（-）=2n（SO₄^2-）=0.2mol，正电荷总物质的量小于于负电荷，故原溶液中一定有Na⁺，至少为0.07mol；不能确定是否存在Cl^-，
依据以上分析得出：
A．由①可知原溶液存在离子为NH₄⁺，其浓度=$\frac{0.03mol}{01L}$=0.3mol/L，故A错误；
B．一定不存在的离子是Fe³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺，一定存在Na⁺，不能确定是否存在的离子是Cl^-，故B正确；
C．n（NH₄⁺）：n（Al³⁺）：n（SO₄^2-）=0.03：0.02：0.01=3：2：1，故C错误；
D．第二份加足量BaCl₂溶液后，生成白色沉淀，过滤后的沉淀经足量盐酸洗涤、干燥后，得到23.3g固体，向滤液中加入AgNO₃溶液又有白色沉淀产生，可能是加入的氯化钡、盐酸中的氯离子形成的氯化银沉淀，故D错误；
故选B．

点评 本题考查常见阴、阳离子的检验方法，题目难度中等，注意掌握常见离子的化学性质及检验方法，本题中根据电荷守恒判断钾离子的存在为易错点，做题时需要细致分析．