Question

13．常温下，pH=1的某溶液A中含有NH₄⁺、K⁺、Na⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺、CO₃^2-、NO₃^-、Cl^-、I^-、SO₄^2-中的4种，且溶液中各离子的物质的量浓度均为0.1mol/L，现取该溶液进行有关实验，实验结果如图所示：下列有关说法正确的是（　　）

• A． 该溶液中一定有上述离子中的NO₃^-、Al³⁺、SO₄^2-、Cl^-四种离子
• B． 实验消耗Cu 14.4g，则生成气体丁的体积为3.36L
• C． 沉淀乙一定有BaCO₃，可能有BaSO₄
• D． 一定没有Fe³⁺，但是无法确定是否含有I^-

Answer 1

分析 pH=1的某溶液中H⁺浓度为0.1mol/L，则说明溶液中无CO₃^2-．
向溶液中加入过量的（NH₄）₂CO₃溶液，生成的无色气体甲为CO₂，生成的白色沉淀甲是CO₃^2-和溶液中的弱碱阳离子双水解生成的，据此分析溶液中的离子．
向溶液中加入过量的Ba（OH）₂溶液，生成的气体乙为NH₃，由于（NH₄）₂CO₃溶液能引入NH₄⁺，故不能确定原溶液中含NH₄⁺．
向溶液乙中加铜和硫酸，有遇空气变红棕色的气体丙生成，说明溶液中含NO₃^-．由于溶液显酸性，即含硝酸，则不能和硝酸共存的离子均不能存在．
由于前面加入了过量的Ba（OH）₂溶液，故生成的白色沉淀丙为BaSO₄，但SO₄^2-是原溶液中就有的，还是后来加硫酸引入的，需要根据电荷守恒来分析判断．

解答 解：pH=1的某溶液A中含有NH₄⁺、K⁺、Na⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺、CO₃^2-、NO₃^-、Cl^-、I^-、SO₄^2-中的4种，且溶液中各离子的物质的量浓度均为0.1mol/L．
由于pH=1的某溶液中H⁺浓度为0.1mol/L，则说明溶液中无CO₃^2-．
向溶液中加入过量的（NH₄）₂CO₃溶液，生成的无色气体甲为CO₂，生成的白色沉淀甲是CO₃^2-和溶液中的弱碱阳离子双水解生成的，由于生成的沉淀为白色，故此弱碱阳离子为Al³⁺，还能说明溶液中不含Fe³⁺、Fe²⁺；
向溶液中加入过量的Ba（OH）₂溶液，生成的气体乙为NH₃，由于前面加入的过量的（NH₄）₂CO₃溶液能引入NH₄⁺，故不能确定原溶液中含NH₄⁺．
前面加入的过量的（NH₄）₂CO₃溶液能引入CO₃^2-，故生成的白色沉淀乙一定含BaCO₃．
向溶液乙中加铜和硫酸，有遇空气变红棕色的气体丙生成，说明溶液中含NO₃^-．由于溶液显酸性，即含硝酸，则I^-不能有．
综上分析可知，溶液中一定无CO₃^2-、Fe³⁺、Fe²⁺、I^-，一定含0.1mol/LH⁺、0.1mol/LAl³⁺、0、1mol/LNO₃^-，由于溶液必须显电中性，且除H⁺外只能含4种离子，故
溶液中一定含Cl^-、SO₄^2-．
即溶液中一定无NH₄⁺、K⁺、Na⁺、CO₃^2-、Fe³⁺、Fe²⁺、I^-，一定含Cl^-、SO₄^2-、H⁺、Al³⁺、NO₃^-．
A、该溶液中一定有上述离子中的NO₃^-、Al³⁺、SO₄^2-、Cl^-四种离子，故A正确；
B、实验消耗Cu 14.4g即0.225mol，设生成的气体丙NO的物质的量为xmol，根据得失电子数守恒可知：0.225mol×2=xmol×3
解得x=0.15mol，则0.15molNO与氧气反应后生成的气体丁NO₂也为0.15mol，但由于状态不明确，故NO₂的体积不一定是3.36L，故B错误；
C、由于原溶液中含SO₄^2-，故沉淀乙一定有BaCO₃，也一定含BaSO₄，故C错误；
D、溶液中一定不含I^-，故D错误．
故选A．

点评 本题考查了常见阴阳离子的检验、离子共存的判断，题目难度中等，注意掌握常见离子的性质及检验方法，判断硫酸根离子、氯离子时需要通过电荷守恒进行判断，试题培养了学生的分析、理解能力．