Question

某無色溶液中只可能溶有NH₄⁺、K⁺、Al³⁺、Mg²⁺、HCO₃^-、Cl^-、I^-、MnO₄^-、SO₄^2-等離子中的幾種離子．為分析其組成，現進行如下實驗：
①取10mL該溶液于試管中滴加足量的Ba（NO₃）₂溶液，加稀硝酸酸化后過濾得到0.03mol白色沉淀甲．
②取上述反應后的濾液，加入AgNO₃溶液未見沉淀產生．
③另取10mL該溶液于試管中，滴加NaOH溶液產生白色沉淀乙，當加入NaOH的物質的量為0.03mol時，沉淀的量達到最大；繼續滴加NaOH溶液并加熱，開始產生氣體丙，收集氣體丙，換算成標況下為0.224L（假設丙全部逸出），最后沉淀完全溶解．
則下列說法正確的是（　　）

• A、僅由實驗①可推出肯定含有SO₄^2-，不含Cl^-
• B、該無色溶液肯定含有NH₄⁺、K⁺、Al³⁺、SO₄^2-
• C、該無色溶液肯定不含K⁺、Mg²⁺、HCO₃^-、Cl^-、MnO₄^-、I^-
• D、不能確定該無色溶液是否含有K⁺

Answer 1

考點：物質的檢驗和鑒別的基本方法選擇及應用

專題：物質檢驗鑒別題

分析：溶液無色，說明不含MnO₄^-；
①取10mL該溶液于試管中滴加Ba（NO₃）₂溶液，加稀硝酸酸化后過濾得到0.03mol白色沉淀甲，說明甲為BaSO₄，原溶液中含有SO₄^2-；
②向濾液中加入AgNO₃溶液未見沉淀產生，說明不含有Cl^-、I^-；
③因為能與堿共熱生成氣體的只有NH₄⁺，氫氧化鎂不溶于氫氧化鈉溶液，Al³⁺能與氫氧化鈉溶液反應生成沉淀又能完全溶解，鋁離子與碳酸氫根離子能發生雙水解反應而不能大量共存，故不含HCO₃^-；根據氫氧化鋁沉淀0.01mol和標況下氨氣為0.224L，利用元素守恒可知有NH₄⁺0.01mol，Al³⁺為0.01mol，再根據電荷守恒可推知含有K⁺；則一定含有的離子為K⁺、NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-，一定不含有的離子為MnO₄^-、Mg²⁺、Cl^-、I^-、HCO₃^-．

解答： 解：溶液無色，說明不含MnO₄^-；
①取10mL該溶液于試管中滴加Ba（NO₃）₂溶液，加稀硝酸酸化后過濾得到0.03mol白色沉淀甲，說明甲為BaSO₄，原溶液中含有SO₄^2-；
②向濾液中加入AgNO₃溶液未見沉淀產生，說明不含有Cl^-、I^-；
③因為能與堿共熱生成氣體的只有NH₄⁺，氫氧化鎂不溶于氫氧化鈉溶液，Al³⁺能與氫氧化鈉溶液反應生成沉淀又能完全溶解，鋁離子與碳酸氫根離子能發生雙水解反應而不能大量共存，故不含HCO₃^-；根據氫氧化鋁沉淀0.01mol和標況下氨氣為0.224L，利用元素守恒可知有NH₄⁺0.01mol，Al³⁺為0.01mol，再根據電荷守恒可推知含有K⁺、；綜上所述可知一定含有的離子為K⁺、NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-，一定不含有的離子為MnO₄^-、Mg²⁺、Cl^-、I^-、HCO₃^-．
A．由上述分析可知，僅由實驗①可推出肯定含有SO₄^2-，不能確定是否含Cl^-，故A錯誤；
B．由上述分析可知，一定含有的離子為K⁺、NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-，故B正確；
C．一定含有的離子為K⁺、NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-，一定不含有的離子為MnO₄^-、Mg²⁺、Cl^-、I^-、HCO₃^-，故C錯誤；
D．由電荷守恒可知，一定含K⁺，故D錯誤；
故選B．

點評：本題考查物質檢驗的實驗方案的設計，為高頻考點，把握實驗中現象與結論的關系、發生的離子反應為解答的關鍵，注意電荷守恒的應用，題目難度中等．