Question

5．某溶液中可能含有H⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、CO₃^2-、SO₄^2-中的几种．①若加入锌粒，产生无色无味的气体；②若加入NaOH溶液，产生白色沉淀，且产生的沉淀量与加入NaOH的物质的量之间的关系如图所示．则下列说法正确的是（　　）

• A． 溶液中一定不含CO₃^2-，可能含有SO₄^2-
• B． 溶液中n（NH₄⁺）=0.2mol
• C． 溶液中的阳离子只有H⁺、Mg²⁺、Al³⁺
• D． n（H⁺）：n（Al³⁺）：n（Mg²⁺）=1：1：1

Answer 1

分析 若加入锌粒，产生无色无味无毒的气体，说明气体是氢气，因此溶液显酸性，则CO₃^2-和NO₃^-不能大量共存；加入NaOH溶液，产生白色沉淀，说明不存在铁离子；根据产生的沉淀量与加入NaOH的物质的量之间的关系图可知，溶液中一定含有Mg²⁺、Al³⁺；又因为当沉淀达到最大值时，继续进入氢氧化钠，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，所以一定还有SO₄^2-．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⁺），据此分析．

解答 解：若加入锌粒，产生无色无味无毒的气体，说明气体是氢气，因此溶液显酸性，则CO₃^2-和NO₃^-不能大量共存；加入NaOH溶液，产生白色沉淀，说明不存在Fe³⁺；根据产生的沉淀量与加入NaOH的物质的量之间的关系图可知，溶液中一定含有Mg²⁺、Al³⁺；又因为当沉淀达到最大值时，继续进入氢氧化钠，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，所以一定还有SO₄^2-；
A．由以上分析得溶液中一定不含CO₃^2-，一定含有SO₄^2-，故A错误；
B．根据图象特点可以知道：加入氢氧化钠，先与氢离子反应，再与镁、铝离子反应生成氢氧化物沉淀，再与铵根反应得到一水合氨，再与氢氧化铝反应生成偏铝酸钠，根据第二段是氢氧化钠与铵根反应得到一水合氨的阶段，即NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O，消耗氢氧化钠的物质的量为0.7mol-0.5mol=0.2mol，所以溶液中n（NH₄⁺）=0.2mol，故B正确；
C．据图象特点可以知道：加入氢氧化钠，先与氢离子反应，再与镁、铝离子反应生成氢氧化物沉淀，再与铵根反应得到一水合氨，再与氢氧化铝反应生成偏铝酸钠，所以溶液中的阳离子一定含NH₄⁺、H⁺、Mg²⁺、Al³⁺，故C错误；
D．根据第一段是氢氧化钠中和氢离子的阶段，所以氢离子的物质的量是0.1mol，根据第四段是氢氧化铝和氢氧化钠反应的阶段，即Al（OH）₃～OH^-～[Al（OH）₄]^-，则消耗氢氧化钠的物质的量为：0.8mol-0.7mol=0.1mol，根据第二段是将铝离子和镁离子反应生成沉淀的阶段，根据Al³⁺～3OH^-～Al（OH）₃，Mg²⁺～2OH^-～Mg（OH）₂，0.1mol氢氧化铝消耗氢氧化钠的物质的量是0.3mol，所以镁离子消耗氢氧化钠的物质的量是：0.5mol-0.1mol-0.3mol=0.1mol，所以镁离子的物质的量是0.05mol，即n（H⁺）：n（Al³⁺）：n（Mg²⁺）=0.1：0.1：0.05=2：2：1，故D错误．
故选B．

点评 本题考查了离子的检验和有关离子方程式的计算，明确图象中各段发生的反应是解题关键，题目难度中等．