Question

17．某溶液中可能含有H⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、CO₃^2-、SO₄^2-、Cl^-中的几种，若向溶液中加入NaOH溶液，产生白色沉淀，且产生的沉淀量与加入的物质的量之间的关系如图所示，下列说法正确的是（　　）

• A． 溶液中的阳离子只有H⁺、Mg²⁺、Al³⁺
• B． 无法确定溶液中是否含有CO₃^2-、SO₄^2-和Cl^-
• C． 溶液中n（NH₄⁺）=0.2mol
• D． n（H⁺）：n（Al³⁺）：n（Mg²⁺）=1：1：1

Answer 1

分析 向溶液中加入NaOH溶液，开始没有沉淀生成，而后有产生白色沉淀，说明溶液中H⁺，因此溶液显酸性，则CO₃^2-不能大量共存，由于得到白色沉淀，则不存在Fe³⁺离子，加入足量的氢氧化钠，最终沉淀部分溶解，则溶液中一定含有Mg²⁺、Al³⁺，又因为当沉淀达到最大值时，继续加入氢氧化钠，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，SO₄^2-、Cl^-中至少含有一种，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⁺）．

解答 解：向溶液中加入NaOH溶液，开始没有沉淀生成，而后有产生白色沉淀，说明溶液中H⁺，因此溶液显酸性，则CO₃^2-不能大量共存，由于得到白色沉淀，则不存在Fe³⁺离子，加入足量的氢氧化钠，最终沉淀部分溶解，则溶液中一定含有Mg²⁺、Al³⁺，又因为当沉淀达到最大值时，继续加入氢氧化钠，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，SO₄^2-、Cl^-中至少含有一种．
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，溶液中一定不含CO₃^2-，故B错误；
C．由上述分析可知，溶液中n（NH₄⁺）=0.2mol，故C正确；
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C．

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．