Question

11．現有某無色溶液，只可能含有下表中的幾種離子．

陽離子	NH4+、Mg2+、K+、Al3+
陰離子	HCO3-、MnO4-、SO42-、Cl-

為分析其組成，現進行如下實驗：
①取 l0mL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，加人AgNO₃溶液未見沉淀產生．
③另取l0mL該溶液于試管中，滴加NaOH溶液產生白色沉淀乙，當加人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，體積換算成標況下為0.224L（假設丙全部逸出），最后沉淀完全溶解．
下列推斷不正確的是（　�。�

• A． 肯定沒有 Mg²⁺、HCO₃^-、Cl^-、MnO₄^-
• B． 一定含有 K⁺，且c（K⁺）=2mol/L
• C． 該溶液可能是KAl（SO₄）₂和NH₄Al（SO₄）₂的混合溶液
• D． 若僅根據實驗③，將該溶液蒸干、灼燒，有可能得到僅含有氧化鋁固體物質

Answer 1

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^-；
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⁺為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^-、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-，且物質的量為0.03mol；
②向濾液中加入AgNO₃溶液未見沉淀產生，說明不含有Cl^-；
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⁺為0.01mol，Al³⁺為0.01mol，再根據電荷守恒可推知含有K⁺，且物質的量為0.03×2-0.01-0.01×3=0.02mol，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^-、HCO₃^-．
A．由上述分析可知，Mg²⁺、HCO₃^-、Cl^-、MnO₄^-一定不存在，故A正確；
B．由上述分析可知，一定含有的離子為K⁺，物質的量為0.02mol，故濃度為：$\frac{0.02mol}{0.01L}$=2mol/L，故B正確；
C．由推斷得出銨根的物質的量等于鋁離子的物質的量，故不可能是KAl（SO₄）₂和NH₄Al（SO₄）₂的混合溶液，故C錯誤；
D．根據實驗③得出的沉淀物質只有氫氧化鋁，蒸干灼燒只得到氧化鋁，故D正確；故選C．

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．