Question

4．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)小組做了如下實驗：

則下列說法正確的是（　�。�

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

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，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、由于溶液要保持電中性，故當(dāng)溶液中含F(xiàn)e³⁺時，則陽離子所帶的正電荷＞0.06mol，故溶液中一定含Cl^-，故A正確；
B、溶液中NO₃^-一定存在，故B錯誤；
C、K⁺可能存在，故C錯誤；
D、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D錯誤．
故選A．

點評 本題考查了溶液中離子的檢驗，應(yīng)注意應(yīng)用已推導(dǎo)出的離子的與不能共存的離子之間的互斥性和溶液要呈電中性來分析，難度較大．