Question

10．雾霾严重影响人们的生活与健康．某地区的雾霾中可能含有如下可溶性无机离子：Na⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Al³⁺、SO₄^2-、NO₃^-、Cl^-．某同学收集了该地区的雾霾，经必要的预处理后的试样溶液，设计并完成了如下的实验：

已知：3NO₃^-+8Al+5OH^-+2H₂O$\stackrel{△}{→}$3NH₃+8AlO₂^-，根据以上的实验操作与现象，该同学得出的结论正确的是（　　）

• A． 沉淀2为氢氧化铝
• B． Cl^-一定存在，且c（Cl?）≥0.05mol
• C． 该试样溶液中一定存在的离子有NH₄⁺、Mg²⁺、Al³⁺、SO₄^2-和NO₃^-
• D． 试样中可能存在Na⁺、Cl^-、Al³⁺

Answer 1

分析 试样溶液中加入过量Ba（OH）₂并加热，生成的气体1，该气体1可能是NH₃，则试样中含有NH₄⁺，物质的量是0.01mol，向滤液中通入CO₂，得到溶液2、沉淀2，溶液2中加入Al，3NO₃^-+8Al+5OH^-+2H₂O=3NH₃+8AlO₂^-，生成气体2，该气体是NH₃，根据已知条件知，溶液2中含有NO₃^-，根据元素守恒知，原溶液中含有NO₃^-，氨气的物质的量是0.02mol，含有硝酸根离子是0.02mol，滤液1中通入CO₂，得到沉淀2，向沉淀2中加入酸，沉淀溶解并放出气体，说明沉淀2是碳酸钡等难溶性碳酸盐；沉淀1加入酸后，沉淀部分溶解，硫酸钡不溶于酸，说明原来溶液中含有SO₄^2-，能和过量Ba（OH）₂反应生成能溶于酸的沉淀，根据离子知，该沉淀为Mg（OH）₂，氢氧化镁和硫酸钡一共是4.65g，硫酸钡沉淀是2.33g，即0.01mol，所以氢氧化镁是2.32g，物质的量是所以溶液中含有Mg ²⁺0.04mol，结合题给选项分析解答．

解答 解：试样溶液中加入过量Ba（OH）₂并加热，生成的气体1，该气体1可能是NH₃，则试样中含有NH₄⁺，物质的量是0.01mol，向滤液中通入CO₂，得到溶液2、沉淀2，溶液2中加入Al，3NO₃^-+8Al+5OH^-+2H₂O=3NH₃+8AlO₂^-，生成气体2，该气体是NH₃，根据已知条件知，溶液2中含有NO₃^-，根据元素守恒知，原溶液中含有NO₃^-，氨气的物质的量是0.2mol，含有硝酸根离子是0.2mol，滤液1中通入CO₂，得到沉淀2，向沉淀2中加入酸，沉淀溶解并放出气体，说明沉淀2是碳酸钡等难溶性碳酸盐；沉淀1加入酸后，沉淀部分溶解，硫酸钡不溶于酸，说明原来溶液中含有SO₄^2-，能和过量Ba（OH）₂反应生成能溶于酸的沉淀，根据离子知，该沉淀为Mg（OH）₂，氢氧化镁和硫酸钡一共是4.65g，硫酸钡沉淀是2.33g，即0.1mol，所以氢氧化镁是2.32g，物质的量是所以溶液中含有Mg ²⁺0.04mol，据以上分析可知溶液中含有NH₄⁺、Mg²⁺、SO₄^2-和NO₃^-，根据电荷守恒，得到阳离子电荷数之和：0.01mol+0.04mol×2=0.09mol，阴离子电荷物质的量之和：0.01mol×2+0.02mol=0.04mol，一定含有氯离子，
A、沉淀2为碳酸钡等难溶性碳酸盐，故A错误；
B、根据电荷守恒，得到阳离子电荷数之和：0.01mol+0.04mol×2=0.09mol，阴离子电荷物质的量之和：0.01mol×2+0.02mol=0.04mol，一定含有氯离子Cl^-，且c（Cl?）≥0.05mol，故B正确；
C、根据以上分析可知溶液中含有NH₄⁺、Mg²⁺、SO₄^2-和NO₃^-，根据实验操作不能确定是否含有Al³⁺，即试样中可能含有Al³⁺，故C错误；
D．根据实验无法确定是否含有Na⁺、Al³⁺，所以溶液中可能含有Na⁺、Al³⁺，故D错误．
故选B．

点评 本题考查了物质的推断，明确物质的性质及特殊反应现象是解本题关键，根据物质的溶解性、物质的性质及题给信息来分析解答，题目难度中等．