Question

某溶液中可能含有H⁺、Na⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、SO₄^2-、HCO₃^-等离子．当向该溶液中加入一定物质的量浓度的NaOH溶液时，发现生成沉淀物质的量随NaOH溶液的体积变化的图象如图所示，下列说法正确的是（　　）

• A、原溶液中含有的Fe³⁺和Al³⁺的物质的量之比为1：1
• B、ab段发生的离子反应为：Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓
• C、原溶液中含有的阳离子是H⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Na⁺
• D、d点溶液中含有的溶质只有Na₂SO₄

Answer 1

考点：常见阳离子的检验,离子共存问题

专题：离子反应专题

分析：加入氢氧化钠溶液后，在0-a段没有生成沉淀，说明溶液中一定存在氢离子或碳酸氢根离子，由于后面有沉淀生成及部分沉淀溶解可知，一定存在氢离子；a-b段生成沉淀消耗了6a体积氢氧化钠，溶液中可能存在Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺，根据c-d段部分沉淀溶解，可知一定存在铝离子，根据图象Al（OH）₃的物质的量与剩余的沉淀的物质的量相等，由OH^-～AlO₂^-可知消耗溶解氢氧化铝消耗了1体积氢氧化钠，所以生成氢氧化铝沉淀消耗了3体积氢氧化钠，另一种离子生成的沉淀的量与消耗的氢氧化钠与铝离子相同，说明另一种离子为3价离子，则为铁离子；
b-c段沉淀的物质的量不变，说明氢氧根离子与铵离子发生了反应，即溶液中一定存在铵离子；
A、根据以上分析判断溶液中一定存在的离子、铁离子与铝离子物质的量之比；
B、ab段为铁离子、铝离子与氢氧化钠反应生成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀；
C、根据分析判断溶液中一定不存在镁离子，一定存在铁离子，钠离子无法确定；
D、d点氢氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠．

解答： 解：加入0-a段，加入氢氧化钠溶液后没有生成沉淀，说明溶液中一定存在氢离子或碳酸氢根离子，由于后面有沉淀生成及部分沉淀溶解可知，溶液中一定存在铝离子，所以一定不存在碳酸氢根离子，因此一定存在氢离子；
a-b段生成沉淀消耗了6体积氢氧化钠，溶液中可能存在Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺，根据c-d段部分沉淀溶解，可知一定存在Al³⁺，根据图象氢氧化铝沉淀的物质的量与剩余的沉淀的物质的量相等，由OH^-～AlO₂^-可知消耗溶解氢氧化铝消耗了a体积氢氧化钠，所以生成氢氧化铝沉淀消耗了3体积氢氧化钠，另一种离子生成的沉淀的量与消耗的氢氧化钠与铝离子相同，说明另一种离子为+3价离子，只能为铁离子，故原溶液中一定不存在镁离子；
再由b-c段沉淀的物质的量不变，说明氢氧根离子与铵离子发生了反应，即溶液中一定存在铵离子；
再根据溶液呈电中性可知，溶液中一定存在硫酸根离子，
A、根据图象可知生成沉淀用了6体积的氢氧化钠，其中氢氧化铝溶解消耗了1体积的氢氧化钠，所以生成氢氧化铝需要消耗3体积的NaOH溶液，还有3体积的NaOH溶液一定是被Fe³⁺消耗，即铁离子与铝离子消耗的氢氧化钠溶液的体积相同，故原溶液中含有的Fe³⁺和Al³⁺的物质的量之比为1：1，故A正确；
B、根据以上分析可知，ab段发生的离子反应为铁离子、铝离子与氢氧根离子的反应，反应的离子方程式为：Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，故B错误；
C、原溶液中含有的阳离子是H⁺、NH₄⁺、Fe³⁺、Al³⁺，一定不存在镁离子，可能存在钠离子，故C错误；
D、d点氢氧化铝与氢氧化钠溶液恰好完全反应生成偏铝酸钠，所以溶液中含有的溶质为Na₂SO₄、NaAlO₂，故D错误；
故选A．

点评：本题考查了离子检验的方法应用，题目难度中等，氢氧化铝是两性氢氧化物溶于强碱是解题关键，本题难点在于如何根据图象中的数据判断铁离子的存在．