Question

某溶液中可能含有H⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、SO₄^2﹣、HCO₃^﹣等离子．当向该溶液中加入一定物质的量浓度的NaOH溶液时，发现生成沉淀的物质的量随加入NaOH溶液的体积变化如图所示，下列说法正确的是（　　）

　 A． d点溶液中含有的溶质只有Na₂SO₄

　 B． 原溶液中含有的Fe³⁺和Al³⁺的物质的量之比为1：1

　 C． ab段发生的离子反应为：Al³⁺+3OH^﹣=Al（OH）₃↓，Mg²⁺+2OH^﹣=Mg（OH）₂↓

　 D． 原溶液中含有的阳离子必定有H⁺、NH₄⁺、Al³⁺，但不能肯定Mg²⁺和Fe³⁺中的哪一种

　

Answer 1

考点： 常见离子的检验方法；离子方程式的有关计算． 

专题： 计算题．

分析： 加入NaOH溶液后，在0﹣a段没有生成沉淀，说明溶液中一定存在H⁺或HCO₃^﹣离子，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⁺会发生双水解而不能共存，则只能存在H⁺；

a﹣b段生成沉淀消耗了6a体积氢氧化钠，溶液中可能存在Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺，

根据c﹣d段部分沉淀溶解，可知一定存在铝离子，根据图象Al（OH）₃的物质的量与剩余的沉淀的物质的量相等，由OH^﹣～AlO₂^﹣可知消耗溶解氢氧化铝消耗了a体积氢氧化钠，所以生成氢氧化铝沉淀消耗了3a体积氢氧化钠，另一种离子生成的沉淀的量也消耗3a体积氢氧化钠，说明另一种离子为3价离子，则为Fe³⁺；

b﹣c段沉淀的物质的量不变，说明氢氧根离子与铵离子发生了反应，即溶液中一定存在NH₄⁺；

A、d点氢氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠；

B、根据以上分析判断溶液中一定存在的离子、铁离子与铝离子物质的量之比；

C、ab段为铁离子、铝离子与氢氧化钠反应生成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀；

D、根据分析判断溶液中一定不存在镁离子，一定存在铁离子．

解答： 解：加入0﹣a段，加入NaOH溶液后没有生成沉淀，说明溶液中一定存在H⁺或HCO₃^﹣，由于后面有沉淀生成及部分沉淀溶解可知，溶液中一定存在铝离子，由于HCO₃^﹣和Al³⁺会发生双水解而不能共存，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体积氢氧化钠，溶液中可能存在Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺，

根据c﹣d段部分沉淀溶解，可知一定存在Al³⁺，根据图象氢氧化铝沉淀的物质的量与剩余的沉淀的物质的量相等，由OH^﹣～AlO₂^﹣可知消耗溶解氢氧化铝消耗了a体积氢氧化钠，所以生成氢氧化铝沉淀消耗了3a体积氢氧化钠，另一种离子生成的沉淀的量也消耗3a体积氢氧化钠，说明另一种离子为+3价离子，只能为Fe³⁺，故原溶液中一定不存在Mg²⁺；

再由b﹣c段沉淀的物质的量不变，说明氢氧根离子与NH₄⁺发生了反应，即溶液中一定存在NH₄⁺；

根据溶液呈电中性可知，溶液中一定存在SO₄^2﹣，

A、d点氢氧化铝与氢氧化钠溶液恰好完全反应生成NaAlO₂，所以溶液中含有的溶质为Na₂SO₄、NaAlO₂，故A错误；

B、根据图象可知生成沉淀用了6a体积的氢氧化钠，其中氢氧化铝溶解消耗了a体积的氢氧化钠，所以生成氢氧化铝需要消耗3a体积的NaOH溶液，还有3a体积的NaOH溶液一定是被Fe³⁺消耗，即铁离子与铝离子消耗的氢氧化钠溶液的体积相同，故原溶液中含有的Fe³⁺和Al³⁺的物质的量之比为1：1，故B正确；

C、根据以上分析可知，ab段发生的离子反应为铁离子、铝离子与氢氧根离子的反应，反应的离子方程式为：Al³⁺+3OH^﹣=Al（OH）₃↓，Fe³⁺+3OH^﹣=Fe（OH）₃↓，故C错误；

D、原溶液中含有的阳离子是H⁺、NH₄⁺、Fe³⁺、Al³⁺，一定不存在镁离子，故C错误；

故选B．

点评： 本题考查了离子检验的方法应用，题目难度中等，氢氧化铝是两性氢氧化物溶于强碱是解题关键，本题难点在于如何根据图象中的数据判断铁离子的存在及根据溶液电中性判断一定存在硫酸根离子．