Question

20．某溶液X中可能含有NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-、NH₄⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺和K⁺中的几种，且所含阴离子的物质的量相等．为确定该溶液X的成分，某学习小组做了如图实验，则下列说法正确的是（　　）

• A． 气体甲、沉淀甲一定为纯净物
• 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⁺，则一定含有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⁺中的几种，且所含阴离子的物质的量相等，向溶液X中加过量的硫酸，有气体乙产生，发生的反应可能是CO₃^2-与H⁺的反应，也可能是NO₃^-在H⁺条件下与Fe²⁺的氧化还原反应；
溶液X与过量的NaOH溶液反应生成气体甲为0.02mol，则气体甲为NH₃，故溶液中含0.02molNH₄⁺；所得的溶液甲中逐滴加入稀盐酸，无现象，故溶液X中无Al³⁺；再继续加氯化钡溶液，生成沉淀乙，则乙为BaSO₄，质量为4.66g，则物质的量为0.02mol，即溶液X中含0.02molSO₄^2-；所得沉淀甲应为Fe（OH）₂或Fe（OH）₃或两者均有，经过滤、洗涤灼烧后所得的固体乙为Fe₂O₃，质量为1.6g，则物质的量为0.01mol，故溶液X中含Fe²⁺或Fe³⁺或两者均有，且物质的量为0.02mol，然后根据离子之间的互斥性和溶液的电荷守恒来分析．

解答 解：某溶液X中可能含有NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-、NH₄⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺和K⁺中的几种，且所含阴离子的物质的量相等，向溶液X中加过量的硫酸，有气体乙产生，发生的反应可能是CO₃^2-与H⁺的反应，也可能是NO₃^-在H⁺条件下与Fe²⁺的氧化还原反应；
溶液X与过量的NaOH溶液反应生成气体甲NH₃为0.02mol，即溶液X中含0.02molNH₄⁺；所得的溶液甲中逐滴加入稀盐酸，无现象，故溶液X中无Al³⁺；再继续加氯化钡溶液，生成沉淀乙，则乙为BaSO₄，质量为4.66g，则物质的量为0.02mol，即溶液X中含0.02molSO₄^2-；所得沉淀甲应为Fe（OH）₂或Fe（OH）₃或两者均有，经过滤、洗涤灼烧后所得的固体乙为Fe₂O₃，质量为1.6g，物质的量为0.01mol，故溶液X中含Fe²⁺或Fe³⁺或两者均有，且物质的量一定为0.02mol，由于Fe²⁺或Fe³⁺均能与CO₃^2-发生双水解而不能共存，故溶液中无CO₃^2-，则生成气体乙的反应只能是NO₃^-与Fe²⁺的氧化还原反应，故溶液中一定含Fe²⁺和NO₃^-，而所含阴离子的物质的量相等，即NO₃^-的物质的量也为0.02mol；
故现在溶液X中已经确定存在的离子是：阴离子：0.02molNO₃^-，0.02molSO₄^2-，共带0.06mol负电荷；阳离子：0.02molNH₄⁺，0.02molFe²⁺或Fe²⁺、Fe³⁺的混合物，所带的正电荷≥0.06mol，一定不含Al³⁺、CO₃^2-，
根据溶液呈电中性可知，当 0.02mol全部是Fe²⁺时，阳离子所带正电荷为0.06mol，则Cl^-可以存在，也可以不存在，若Cl^-存在，则K⁺一定存在，若Cl^-不存在，则K⁺一定不存在；
若溶液中含Fe³⁺，阳离子所带正电荷大于0.06mol，则溶液中一定存在Cl^-，还可能存在K⁺．故溶液中可能含Cl^-、K⁺． 
A．气体甲为氨气，是纯净物，但沉淀甲可能是Fe（OH）₂或Fe（OH）₃或两者均有，不一定是纯净物，故A错误；
B．根据分析可知，K⁺可能存在，故b错误；
C．溶液中NO₃^-一定存在，故C错误；
D．由于溶液要保持电中性，故当溶液中含Fe³⁺时，则阳离子所带的正电荷＞0.06mol，故溶液中一定含Cl^-，故D正确；
故选D．

点评 本题考查了溶液中离子的检验，题目难度中等，明确常见离子的性质为解答关键，注意掌握常见离子的检验方法，试题培养了学生的分析理解能力及逻辑推理能力．