Question

17．某溶液中可能含有下列5种离子中的某几种：K⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Cl^-．为确认该溶液组成进行如下实验：①取10.0mL该溶液，加入25.0mL 2.00 mol•L^-K0H溶液，有白色沉淀，无刺激气味气体．过滤、洗涤、干燥，得沉淀0.58g．再将滤液稀释至50mL，测得滤液中c（OH^-）=0.20mol•L^-；②另取10.0mL该溶液，加人足量的AgNO₃溶液，生成白色沉淀5.74g．由此可得出关于原溶液组成的正确结论是（　　）

• A． 一定含有Mg⁺、Al³⁺、Cl^-，不含K⁺、NH₄⁺
• B． 一定含有K⁺、Mg²⁺、Cl^-，不含NH₄⁺，可能含有Al³⁺
• C． c（Mg²⁺）=1.00mol•L^-1，c（Cl^-）=4.00mol•L^-1
• D． c（K⁺）=0.50mol•L^-1，c（Al³⁺）=1.00mol•L^-1

Answer 1

分析 ①加入KOH溶液加热，有白色沉淀产生，无刺激气味气体生成，说明原溶液中可能含有 Mg²⁺、Al³⁺；一定没有NH₄⁺；滤液中c（OH^-）=0.2mol•L^-1，证明碱过量，则溶液中一定含有Mg²⁺；
②加入足量的AgNO₃溶液，生成白色沉淀11.48g，溶液中一定含有Cl^-；
氢氧化镁沉淀的质量为0.58g，物质的量为$\frac{0.58g}{58g/mol}$=0.01mol，则溶液中含有0.01mol镁离子，消耗的n（OH^-）=0.02mol，加入25.0mL 2.00 mol•L^-K0H溶液，则加入的氢氧化钾的物质的量为0.025L×2.00mol/L=0.05mol，滤液中剩余的氢氧化钾物质的量为0.05L×0.20mol/L=0.01mol，故Al³⁺消耗了0.02mol氢氧化钠生成偏铝酸钠，所以溶液中一定含有铝离子物质的量为0.005mol；
另取10.0mL该溶液，加人足量的AgNO₃溶液，生成白色沉淀5.74g，沉淀为氯化银，物质的量为$\frac{5.74g}{143.5g/mol}$=0.04mol，说明溶液中含有氯离子物质的量为0.04mol；
溶液中含有镁离子0.01mol，铝离子0.005mol，氯离子0.04mol，则电荷数关系：0.01mol×2+0.005mol×3＜0.04mol×1，所以溶液中一定含有钾离子，其物质的量为0.004mol×1-0.01mol×2+0.005mol×3=0.005mol，进而确定离子的浓度大小．

解答 解：①加入KOH溶液加热，有白色沉淀产生，无刺激气味气体生成，说明原溶液中可能含有 Mg²⁺、Al³⁺；一定没有NH₄⁺；滤液中c（OH^-）=0.2mol•L^-1，证明碱过量，则溶液中一定含有Mg²⁺；
②加入足量的AgNO₃溶液，生成白色沉淀11.48g，溶液中一定含有Cl^-；
氢氧化镁沉淀的质量为0.58g，物质的量为$\frac{0.58g}{58g/mol}$=0.01mol，则溶液中含有0.01mol镁离子，消耗的n（OH^-）=0.02mol，加入25.0mL 2.00 mol•L^-K0H溶液，则加入的氢氧化钾的物质的量为0.025L×2.00mol/L=0.05mol，滤液中剩余的氢氧化钾物质的量为0.05L×0.20mol/L=0.01mol，故Al³⁺消耗了0.02mol氢氧化钠生成偏铝酸钠，所以溶液中一定含有铝离子物质的量为0.005mol；
另取10.0mL该溶液，加人足量的AgNO₃溶液，生成白色沉淀5.74g，沉淀为氯化银，物质的量为$\frac{5.74g}{143.5g/mol}$=0.04mol，说明溶液中含有氯离子物质的量为0.04mol；
溶液中含有镁离子0.01mol，铝离子0.005mol，氯离子0.04mol，则电荷数关系：0.01mol×2+0.005mol×3＜0.04mol×1，所以溶液中一定含有钾离子，其物质的量为0.004mol×1-0.01mol×2+0.005mol×3=0.005mol，
A．溶液中一定含有离子为K⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Cl^-，一定不含NH₄⁺，故A错误；
B．溶液中一定含有铝离子，故B错误；
C．c（Mg²⁺）=$\frac{0.01mol}{0.01L}$=1.00mol/L，c（Cl^-）=$\frac{0.04mol}{0.01L}$=4.00mol•L^-1，故C正确；
D．c（K⁺）=$\frac{0.005mol}{0.01L}$=0.5mol/L，c（Al³⁺）=$\frac{0.005mol}{0.01L}$=0.5mol/L，故D错误；
故选：C．

点评 离子反应的计算及推断，为高频考点，把握沉淀的成分、离子检验及电荷守恒应用等为解答的关键，侧重考查学生分析、推断能力，题目难度中等．