Question

某溶液中可能含有H⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、SO₄^2-、HCO₃^-等離子．當向該溶液中加入一定物質的量濃度的NaOH溶液時，發現生成沉淀的物質的量隨加入NaOH溶液的體積變化如圖所示，下列說法正確的是（　　）

• A、d點溶液中含有的溶質只有Na₂SO₄
• B、原溶液中含有的Fe³⁺和Al³⁺的物質的量之比為1：1
• C、ab段發生的離子反應為：Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓
• D、原溶液中含有的陽離子必定有H⁺、NH₄⁺、Al³⁺，但不能肯定Mg²⁺和Fe³⁺中的哪一種

Answer 1

分析：加入NaOH溶液后，在0-a段沒有生成沉淀，說明溶液中一定存在H⁺或HCO₃^-離子，由于后面有沉淀生成及部分沉淀溶解可知，溶液中一定存在Al³⁺，由于HCO₃^-和Al³⁺會發生雙水解而不能共存，則只能存在H⁺；
a-b段生成沉淀消耗了6a體積氫氧化鈉，溶液中可能存在Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺，
根據c-d段部分沉淀溶解，可知一定存在鋁離子，根據圖象Al（OH）₃的物質的量與剩余的沉淀的物質的量相等，由OH^-～AlO₂^-可知消耗溶解氫氧化鋁消耗了a體積氫氧化鈉，所以生成氫氧化鋁沉淀消耗了3a體積氫氧化鈉，另一種離子生成的沉淀的量也消耗3a體積氫氧化鈉，說明另一種離子為3價離子，則為Fe³⁺；
b-c段沉淀的物質的量不變，說明氫氧根離子與銨離子發生了反應，即溶液中一定存在NH₄⁺；
A、d點氫氧化鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉；
B、根據以上分析判斷溶液中一定存在的離子、鐵離子與鋁離子物質的量之比；
C、ab段為鐵離子、鋁離子與氫氧化鈉反應生成氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀；
D、根據分析判斷溶液中一定不存在鎂離子，一定存在鐵離子．

解答：解：加入0-a段，加入NaOH溶液后沒有生成沉淀，說明溶液中一定存在H⁺或HCO₃^-，由于后面有沉淀生成及部分沉淀溶解可知，溶液中一定存在鋁離子，由于HCO₃^-和Al³⁺會發生雙水解而不能共存，所以一定不存在HCO₃^-，因此一定存在H⁺；
a-b段生成沉淀消耗了6體積氫氧化鈉，溶液中可能存在Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺，
根據c-d段部分沉淀溶解，可知一定存在Al³⁺，根據圖象氫氧化鋁沉淀的物質的量與剩余的沉淀的物質的量相等，由OH^-～AlO₂^-可知消耗溶解氫氧化鋁消耗了a體積氫氧化鈉，所以生成氫氧化鋁沉淀消耗了3a體積氫氧化鈉，另一種離子生成的沉淀的量也消耗3a體積氫氧化鈉，說明另一種離子為+3價離子，只能為Fe³⁺，故原溶液中一定不存在Mg²⁺；
再由b-c段沉淀的物質的量不變，說明氫氧根離子與NH₄⁺發生了反應，即溶液中一定存在NH₄⁺；
根據溶液呈電中性可知，溶液中一定存在SO₄^2-，
A、d點氫氧化鋁與氫氧化鈉溶液恰好完全反應生成NaAlO₂，所以溶液中含有的溶質為Na₂SO₄、NaAlO₂，故A錯誤；
B、根據圖象可知生成沉淀用了6a體積的氫氧化鈉，其中氫氧化鋁溶解消耗了a體積的氫氧化鈉，所以生成氫氧化鋁需要消耗3a體積的NaOH溶液，還有3a體積的NaOH溶液一定是被Fe³⁺消耗，即鐵離子與鋁離子消耗的氫氧化鈉溶液的體積相同，故原溶液中含有的Fe³⁺和Al³⁺的物質的量之比為1：1，故B正確；
C、根據以上分析可知，ab段發生的離子反應為鐵離子、鋁離子與氫氧根離子的反應，反應的離子方程式為：Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，故C錯誤；
D、原溶液中含有的陽離子是H⁺、NH₄⁺、Fe³⁺、Al³⁺，一定不存在鎂離子，故C錯誤；
故選B．

點評：本題考查了離子檢驗的方法應用，題目難度中等，氫氧化鋁是兩性氫氧化物溶于強堿是解題關鍵，本題難點在于如何根據圖象中的數據判斷鐵離子的存在及根據溶液電中性判斷一定存在硫酸根離子．