Question

14．某无色溶液中只可能溶有NH₄⁺、K⁺、Al³⁺、Mg²⁺、HCO₃^-、Cl^-、I^-、MnO₄^-、SO₄^2-等离子中的几种离子．为分析其组成，现进行如下实验：
①取10mL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10mL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．
下列推断正确的是（　　）

• A． 仅有实验①可推出肯定含有SO₄^2-，不含Cl^-
• B． 该无色溶液肯定含有NH₄⁺、K⁺、Al³⁺、SO₄^2-
• C． 该无色溶液中肯定不含K⁺、Mg²⁺、HCO₃^-、Cl^-、MnO₄^-、I^-
• D． 不能确定该无色溶液是否含有K⁺

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^-、I^-；
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⁺0.01mol，Al³⁺、0.01mol，再根据电荷守恒可推知含有K⁺；综上分析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^-、I^-、HCO₃^-．

解答 解：MnO₄^-溶液为紫红色，溶液无色，则一定不存在有色的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0.03molSO₄^2-；
②向滤液中加入AgNO₃溶液未见沉淀产生，说明不含有Cl^-、I^-；
③另取少量该溶液于试管中，滴加NaOH溶液产生白色沉淀乙，当沉淀增加到一定量后开始产生气体丙，最后沉淀完全溶解，说明含有NH₄⁺、Al³⁺，不含Mg²⁺，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⁺0.01mol，Al³⁺0.01mol，再根据电荷守恒可推知含有K⁺；
综上分析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^-、I^-、HCO₃^-．
A．②向滤液中加入AgNO₃溶液未见沉淀产生，说明不含有Cl^-、I^-，故A错误；
B．综上分析可知一定含有的离子为K⁺、NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-，故B正确；
C．该无色溶液中肯定不含MnO₄^-、Mg²⁺、Cl^-、I^-、HCO₃^-，含有K⁺，故C错误；
D．0.03molSO₄^2-，NH₄⁺0.01mol，Al³⁺0.01mol，根据电荷守恒可推知含有K⁺0.02mol，故D错误．
故选B．

点评 本题考查学生常见离子的检验方法，可以根据常见离子的特性和它们之间的反应规律、电荷守恒回答，题目难度中等．