Question

5．有一未知的无色溶液，只可能含有以下离子中的若干种（忽略由水电离产生的H⁺、OH^-）：H⁺、NH₄⁺、Na⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-，现取三份100mL溶液进行如下实验：
①第一份加足量AgNO₃溶液后，有白色沉淀产生．
②第二份加足量BaCl₂溶液后，有白色沉淀产生，经洗涤、干燥后，沉淀质量为6.99g．
③第三份逐滴滴加NaOH溶液，测得沉淀与NaOH溶液的体积关系如图．
根据上述实验，以下推测不正确的是（　　）

• A． 原溶液一定不存在H⁺、Fe³⁺、CO₃^2-
• B． 不能确定原溶液是否含有Na⁺、Cl^-
• C． 实验所加的NaOH的浓度为2mol•L^-1
• D． 原溶液确定含Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺，且n（Mg²⁺）：n（Al³⁺）：n（ NH₄⁺）=1：1：2

Answer 1

分析 溶液是无色透明的，所以不含有颜色的离子，故Fe³⁺一定不存在；
通过图象知，在加入过量的NaOH的过程中，一开始就有沉淀生成，说明不含有H⁺；沉淀部分溶解，推断一定含有Al³⁺；K⁺不能和中学常见物质反应产生特殊现象进行判断，只能用焰色反应判断，则不能确定是否含Na⁺；
①第一份加足量AgNO₃溶液后，有白色沉淀产生，推断一定有CO₃^2-、SO₄^2-两种中的一种．因通过图象知含有Al³⁺；铝离子和碳酸根离子发生双水解，不能共存，所以推断一定不含有CO₃^2-、一定含有SO₄^2-；
②第二份加足里BaCl₂ 溶液后，有白色沉淀产生，经洗涤、干燥后，沉淀质量为6.99g，推断生成3×10^-2molBaSO₄，所以n（SO₄^2-）=3×10^-2mol；
③第三份逐滴滴加NaOH 溶液，测得沉淀与NaOH溶液的体积关系如图，通过图象知，在加入过量的过氧化钠的过程中，一开始就有沉淀生成，说明不含有H⁺，沉淀部分溶解，推断一定含有Al³⁺；图象中有一段平台，说明加入OH^-时无沉淀生成，有NH₄⁺，NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O，最后溶液中有沉淀，说明溶液中含Mg²⁺，通过此实验无法判断是否含有Na⁺，以此解答．

解答 解：溶液是无色透明的，所以不含有颜色的离子，故Fe³⁺一定不存在；
通过图象知，在加入过量的NaOH的过程中，一开始就有沉淀生成，说明不含有H⁺；沉淀部分溶解，推断一定含有Al³⁺；K⁺不能和中学常见物质反应产生特殊现象进行判断，只能用焰色反应判断，则不能确定是否含Na⁺；
①第一份加足量AgNO₃溶液后，有白色沉淀产生，推断一定有CO₃^2-、SO₄^2-两种中的一种．因通过图象知含有Al³⁺；铝离子和碳酸根离子发生双水解，不能共存，所以推断一定不含有CO₃^2-、一定含有SO₄^2-；
②第二份加足里BaCl₂ 溶液后，有白色沉淀产生，经洗涤、干燥后，沉淀质量为6.99g，推断生成3×10^-2molBaSO₄，所以n（SO₄^2-）=3×10^-2mol；
③第三份逐滴滴加NaOH 溶液，测得沉淀与NaOH溶液的体积关系如图，通过图象知，在加入过量的过氧化钠的过程中，一开始就有沉淀生成，说明不含有H⁺，沉淀部分溶解，推断一定含有Al³⁺；图象中有一段平台，说明加入OH^-时无沉淀生成，有NH₄⁺，NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O，最后溶液中有沉淀，说明溶液中含Mg²⁺，通过此实验无法判断是否含有Na⁺，
A．由上述分析可知，原溶液一定不存在H⁺、Fe³⁺、CO₃^2-，故A正确；
B．原溶液确定含有Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺，由图可知，沉淀最大时是氢氧化镁、氢氧化铝沉淀，且n[Mg（OH）₂]+n[Al（OH）₃]=0.02mol，沉淀最小时，为氢氧化镁，故n[Mg（OH）₂]=0.01mol，故n[Al（OH）₃]=0.02mol-0.01mol=0.01mol，根据铝元素守恒可知n（Al³⁺）=n[Al（OH）₃]=0.01mol，根据Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，需OH^-0.03mol；根据镁元素守恒可知原溶液中n（Mg²⁺）=n[Mg（OH）₂]=0.01mol，根据Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，需OH^-0.02mol；生成沉淀最大量时需OH^-0.05mol，由图可知消耗Na0H25mL，所以c（Na0H ）=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.05mol}{0.025L}$=2mol•L^-1；根据NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O，所以可得到NH₄⁺的物质的量为0.01L×2mol•L^-1=2×10^-2mol，则n（Mg²⁺）：n（Al³⁺）：n（NH₄⁺）：n（SO₄^2-）═0.01mol：0.01mol：2×10^-2mol：3×10^-2mol=1：1：2：3，由电荷守恒可知1×2+1×3+2×1＞3×2，则应存在Cl^-，故B错误；
C．由选项B的计算可知，实验所加的NaOH的浓度为2mol•L^-1，故C正确；
D．由选项B的计算可知，原溶液确定含Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺，且n（Mg²⁺）：n（Al³⁺）：n（NH₄⁺）=1：1：2，故D正确；
故选B．

点评 本题考查离子反应的计算，为高频考点，涉及图象分析、离子共存及物质的量计算等，侧重分析能力及计算能力的综合考查，把握图中曲线对于的反应为解答的关键，题目难度较大，选项B中利用电荷守恒为解答的易错点，题目难度较大．