Question

20．某溶液X中可能含有NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-、NH₄⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺和K⁺中的幾種，且所含陰離子的物質(zhì)的量相等．為確定該溶液X的成分，某學(xué)習(xí)小組做了如圖實(shí)驗(yàn)，則下列說法正確的是（　�。�

• A． 氣體甲、沉淀甲一定為純凈物
• B． CO₃^2-、Al³⁺、K⁺一定不存在
• C． SO₄^2-、NH₄⁺一定存在，NO₃^-、Cl^-可能不存在
• D． 若含有Fe³⁺，則一定含有Cl^-

Answer 1

分析 某溶液X中可能含有NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-、NH₄⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺和K⁺中的幾種，且所含陰離子的物質(zhì)的量相等，向溶液X中加過量的硫酸，有氣體乙產(chǎn)生，發(fā)生的反應(yīng)可能是CO₃^2-與H⁺的反應(yīng)，也可能是NO₃^-在H⁺條件下與Fe²⁺的氧化還原反應(yīng)；
溶液X與過量的NaOH溶液反應(yīng)生成氣體甲為0.02mol，則氣體甲為NH₃，故溶液中含0.02molNH₄⁺；所得的溶液甲中逐滴加入稀鹽酸，無現(xiàn)象，故溶液X中無Al³⁺；再繼續(xù)加氯化鋇溶液，生成沉淀乙，則乙為BaSO₄，質(zhì)量為4.66g，則物質(zhì)的量為0.02mol，即溶液X中含0.02molSO₄^2-；所得沉淀甲應(yīng)為Fe（OH）₂或Fe（OH）₃或兩者均有，經(jīng)過濾、洗滌灼燒后所得的固體乙為Fe₂O₃，質(zhì)量為1.6g，則物質(zhì)的量為0.01mol，故溶液X中含F(xiàn)e²⁺或Fe³⁺或兩者均有，且物質(zhì)的量為0.02mol，然后根據(jù)離子之間的互斥性和溶液的電荷守恒來分析．

解答 解：某溶液X中可能含有NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-、NH₄⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺和K⁺中的幾種，且所含陰離子的物質(zhì)的量相等，向溶液X中加過量的硫酸，有氣體乙產(chǎn)生，發(fā)生的反應(yīng)可能是CO₃^2-與H⁺的反應(yīng)，也可能是NO₃^-在H⁺條件下與Fe²⁺的氧化還原反應(yīng)；
溶液X與過量的NaOH溶液反應(yīng)生成氣體甲NH₃為0.02mol，即溶液X中含0.02molNH₄⁺；所得的溶液甲中逐滴加入稀鹽酸，無現(xiàn)象，故溶液X中無Al³⁺；再繼續(xù)加氯化鋇溶液，生成沉淀乙，則乙為BaSO₄，質(zhì)量為4.66g，則物質(zhì)的量為0.02mol，即溶液X中含0.02molSO₄^2-；所得沉淀甲應(yīng)為Fe（OH）₂或Fe（OH）₃或兩者均有，經(jīng)過濾、洗滌灼燒后所得的固體乙為Fe₂O₃，質(zhì)量為1.6g，物質(zhì)的量為0.01mol，故溶液X中含F(xiàn)e²⁺或Fe³⁺或兩者均有，且物質(zhì)的量一定為0.02mol，由于Fe²⁺或Fe³⁺均能與CO₃^2-發(fā)生雙水解而不能共存，故溶液中無CO₃^2-，則生成氣體乙的反應(yīng)只能是NO₃^-與Fe²⁺的氧化還原反應(yīng)，故溶液中一定含F(xiàn)e²⁺和NO₃^-，而所含陰離子的物質(zhì)的量相等，即NO₃^-的物質(zhì)的量也為0.02mol；
故現(xiàn)在溶液X中已經(jīng)確定存在的離子是：陰離子：0.02molNO₃^-，0.02molSO₄^2-，共帶0.06mol負(fù)電荷；陽離子：0.02molNH₄⁺，0.02molFe²⁺或Fe²⁺、Fe³⁺的混合物，所帶的正電荷≥0.06mol，一定不含Al³⁺、CO₃^2-，
根據(jù)溶液呈電中性可知，當(dāng) 0.02mol全部是Fe²⁺時(shí)，陽離子所帶正電荷為0.06mol，則Cl^-可以存在，也可以不存在，若Cl^-存在，則K⁺一定存在，若Cl^-不存在，則K⁺一定不存在；
若溶液中含F(xiàn)e³⁺，陽離子所帶正電荷大于0.06mol，則溶液中一定存在Cl^-，還可能存在K⁺．故溶液中可能含Cl^-、K⁺． 
A．氣體甲為氨氣，是純凈物，但沉淀甲可能是Fe（OH）₂或Fe（OH）₃或兩者均有，不一定是純凈物，故A錯(cuò)誤；
B．根據(jù)分析可知，K⁺可能存在，故b錯(cuò)誤；
C．溶液中NO₃^-一定存在，故C錯(cuò)誤；
D．由于溶液要保持電中性，故當(dāng)溶液中含F(xiàn)e³⁺時(shí)，則陽離子所帶的正電荷＞0.06mol，故溶液中一定含Cl^-，故D正確；
故選D．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了溶液中離子的檢驗(yàn)，題目難度中等，明確常見離子的性質(zhì)為解答關(guān)鍵，注意掌握常見離子的檢驗(yàn)方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析理解能力及邏輯推理能力．