Question

某溶液中可能含有H⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、CO₃^2-、SO₄^2-、NO₃^-中的幾種．①若加入鋅粒，產生無色無味無毒的氣體；②若加入NaOH溶液，產生白色沉淀，且產生的沉淀的物質的量與加入NaOH的物質的量之間的關系如圖所示．則下列說法正確的是（　　）

• A、溶液中的陽離子只有H⁺、Mg²⁺、Al³⁺
• B、溶液中n（NH₄⁺）=0.2mol
• C、溶液中一定不含CO₃^2-，可能含有SO₄^2-和NO₃^-
• D、三種離子的物質的量之比n（H⁺）：n（Al³⁺）：n（Mg²⁺）=1：1：1

Answer 1

分析：若加入鋅粒，產生無色無味無毒的氣體，說明氣體是氫氣，因此溶液顯酸性，則CO₃^2-和NO₃^-不能大量共存；加入NaOH溶液，產生白色沉淀，說明不存在鐵離子；根據產生的沉淀量與加入NaOH的物質的量之間的關系圖可知，溶液中一定含有Mg²⁺、Al³⁺；又因為當沉淀達到最大值時，繼續進入氫氧化鈉，沉淀不變，這說明溶液中還存在NH₄⁺，由于溶液中還必須存在陰離子，所以一定還有SO₄^2-．結合圖象中各階段消耗的氫氧化鈉，計算溶液中n（H⁺）、n（Mg²⁺）、n（Al³⁺）、n（NH₄⁺），據此解答．

解答：解：若加入鋅粒，產生無色無味無毒的氣體，說明氣體是氫氣，因此溶液顯酸性，則CO₃^2-和NO₃^-不能大量共存；
加入NaOH溶液，產生白色沉淀，說明不存在Fe³⁺；根據產生的沉淀量與加入NaOH的物質的量之間的關系圖可知，溶液中一定含有Mg²⁺、Al³⁺；又因為當沉淀達到最大值時，繼續進入氫氧化鈉，沉淀不變，這說明溶液中還存在NH₄⁺，由于溶液中還必須存在陰離子，所以一定還有SO₄^2-；
由圖象可知，第一階段為氫離子與氫氧化鈉反應，消耗氫氧化鈉為0.1mol，則n（H⁺）=0.1mol；
第三階段為銨根離子與氫氧化鈉反應，消耗氫氧化鈉為0.7mol-0.5mol=0.2mol，則n（NH₄⁺）=0.2mol；
最后階段為氫氧化鈉溶解氫氧化鋁，消耗氫氧化鈉0.8mol-0.7mol=0.1mol，則n[Al（OH）₃]=0.1mol，根據鋁元素守恒可知n（Al³⁺）=0.1mol；
第二階段為氫氧化鈉沉淀鎂離子、鋁離子，共消耗氫氧化鈉為0.5mol-0.1mol=0.4mol，則n（Mg²⁺）=（0.4mol-0.1mol×3）÷2=0.05mol，
A．由上述分析可知，溶液中的陽離子只有H⁺、Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺，故A錯誤；
B．由上述分析可知，溶液中n（NH₄⁺）=0.2mol，故B正確；
C．由上述分析可知，溶液中一定不含CO₃^2-、NO₃^-，一定含有SO₄^2-，故C錯誤；
D．由上述分析可知，溶液中n（H⁺）：n（Al³⁺）：n（Mg²⁺）=0.1mol：0.1mol：0.05mol=2：2：1，故D錯誤，
故選B．

點評：本題考查離子共存、反應圖象識別以及離子反應有關計算等，是高考中的常見題型，對學生的綜合能力提出了更高的要求，有利于培養學生的邏輯思維能力和發散思維能力，難度較大．