Question

18．化學(xué)與環(huán)境密切相關(guān)．近年來霧霾問題已成為百姓所關(guān)注的主要問題，今年入秋以來，我國大部分地區(qū)更是“霾伏”四起，部分地區(qū)持續(xù)出現(xiàn)中度至重度霾，環(huán)境治理刻不容緩．回答下列問題：
（1）下列有關(guān)說法正確的是AC
A．光化學(xué)煙霧是氮氧化物與碳?xì)浠�合物受紫外線作用后產(chǎn)生的有毒煙霧．
B．PH小于7的雨水都是酸雨
C．PM2.5含量的增加是形成霧霾天氣的重要原因之一
D．大氣中CO₂含量的增加會導(dǎo)致臭氧空洞的加劇
（2）某化學(xué)實驗小組測得某地區(qū)的霧霾中可能含有如下幾種無機離子：Na⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Al³⁺、SO₄^2-、NO₃^-、Cl^-．對該地區(qū)霧霾處理后獲得試樣溶液進行了如下的實驗：

已知：3NO₃^-+8Al+5OH^-+18H₂O═3NH₃↑+8[Al（OH）₄]^-
請回答下列問題：
①試樣溶液加入過量NaOH溶液后生成沉淀Ⅰ的化學(xué)式是Mg（OH）₂．生成氣體Ⅰ的離子方程式為NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O，檢驗該氣體的方法是將濕潤的紅色石蕊試紙粘在玻璃棒上，靠近集氣瓶口若試紙變藍，則說明該氣體為氨氣．
②根據(jù)實驗結(jié)果，推測出霧霾中一定含有的離子有NH₄⁺、Mg²⁺、Al³⁺、NO₃^-，若要確定原試樣溶液存在的其它陰離子，可在試樣溶液中先加入足量的Ba（NO₃）₂溶液，再取上層清液加入AgNO₃溶液．
（3）若該實驗小組測得另一地區(qū)霧霾試樣中可能含有H⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、CO₃^2-、SO₄^2-、NO₃^-中的幾種．①若加入鋅粒，排空法收集到無色無味氣體；②若加入NaOH溶液，產(chǎn)生白色沉淀，且產(chǎn)生的沉淀量與加入NaOH的物質(zhì)的量之間關(guān)系如圖所示．則下列說法不正確的是ABD
A．溶液中一定不含CO₃^2-，可能含有SO₄^2-和NO₃^-
B．溶液中n（Mg²⁺）=0.1mol
C．溶液中的陰離子的物質(zhì)的量為0.35mol
D．n（H⁺）：n（Al³⁺）：n（Mg²⁺）=1：1：1．

Answer 1

分析 （1）A、大氣中的碳?xì)浠�合物和NOx等為一次污染物，在太陽光中紫外線照射下能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，衍生種種二次污染物．由一次污染物和二次污染物的混合物（氣體和顆粒物）所形成的煙霧污染現(xiàn)象，稱為光化學(xué)煙霧；
B、酸雨是指pH＜5.6的降水；
C、PM2.5是形成霧霾天氣罪魁禍?zhǔn)祝?br />D、二氧化碳會導(dǎo)致溫室效應(yīng)．
（2）試樣溶液中加入過量NaOH并加熱，生成的氣體1，該氣體1可能是NH₃，則試樣中含有NH₄⁺；生成的沉淀1為Mg（OH）₂，說明原溶液中含Mg²⁺；向濾液中通入CO₂，得到溶液2、沉淀2，溶液2中加入Al，NO₃^-+A1+OH^-+H₂O→NH₃↑+[Al（OH）₄]^-，生成氣體2，該氣體是NH₃，根據(jù)已知條件知，溶液2中含有NO₃^-，根據(jù)元素守恒知，原溶液中含有NO₃^-；濾液1中通入CO₂，得到沉淀2，則沉淀2為Al（OH）₃，說明原溶液中含Al³⁺，據(jù)此分析；
（3）若加入鋅粒，產(chǎn)生無色無味無毒的氣體，說明氣體是氫氣，因此溶液顯酸性，則CO₃^2-和NO₃^-不能大量共存；加入NaOH溶液，產(chǎn)生白色沉淀，說明不存在鐵離子；根據(jù)產(chǎn)生的沉淀量與加入NaOH的物質(zhì)的量之間的關(guān)系圖可知，溶液中一定含有Mg²⁺、Al³⁺；又因為當(dāng)沉淀達到最大值時，繼續(xù)進入氫氧化鈉，沉淀不變，這說明溶液中還存在NH₄⁺，由于溶液中還必須存在陰離子，所以一定還有SO₄^2-．結(jié)合圖象中各階段消耗的氫氧化鈉，計算溶液中n（H⁺）、n（Mg²⁺）、n（Al³⁺）、n（NH₄⁺），據(jù)此解答．

解答 解：（1）A、光化學(xué)煙霧是汽車、工廠等污染源排入大氣的碳?xì)浠�合物（HC）和氮氧化物（NOx）等一次污染物在陽光（紫外光）作用下會發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)生成二次污染物，故A正確；
B、由于空氣中二氧化碳的溶入，正常的降雨的pH也小于7，而酸雨是指pH＜5.6的降水，故B錯誤；
C、PM2.5是形成霧霾天氣罪魁禍?zhǔn)�，是�?dǎo)致霧霾的主要原因之一，故C正確；
D、二氧化碳會導(dǎo)致溫室效應(yīng)，是形成溫室效應(yīng)的主要原因，與臭氧空洞，故D正確．
故選AC；
（2）試樣溶液中加入過量NaOH并加熱，生成的氣體1，該氣體1只能是NH₃，則試樣中含有NH₄⁺；由于氫氧化鈉過量，故生成的沉淀1為Mg（OH）₂，說明原溶液中含Mg²⁺；如果原溶液中含Al³⁺，則與過量的氫氧化鈉反應(yīng)轉(zhuǎn)化為了AlO₂^-，故濾液1中可能含AlO₂^-、SO₄^2-、NO₃^-、Cl^-，一定含Na⁺和OH^-．則向濾液1中通入CO₂，得到溶液2，溶液2中加入Al，生成氣體2，根據(jù)信息所給的反應(yīng)NO₃^-+A1+OH^-+H₂O→NH₃↑+[Al（OH）₄]^-，該氣體是NH₃，根據(jù)已知條件知，溶液2中含有NO₃^-，根據(jù)元素守恒知，原溶液中含有NO₃^-；還得到沉淀2，則說明濾液1中含AlO₂^-，即原溶液中含Al³⁺．
故溶液中一定存在的離子是NH₄⁺、Mg²⁺、Al³⁺、NO₃^-；Na⁺、SO₄^2-、Cl^-的存在不能確定．
①試樣溶液加入過量NaOH溶液后生成沉淀Ⅰ為Mg（OH）₂；氣體Ⅰ的生成是溶液中的銨根離子與氫氧根反應(yīng)生成的：NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O；由于氨氣是唯一的堿性氣體，故檢驗的方法為：將濕潤的紅色石蕊試紙粘在玻璃棒上，靠近集氣瓶口若試紙變藍，則說明該氣體為氨氣．故答案為：
Mg（OH）₂；NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O；將濕潤的紅色石蕊試紙粘在玻璃棒上，靠近集氣瓶口若試紙變藍，則說明該氣體為氨氣．
②經(jīng)過上述分析，霧霾中國一定含有的離子為NH₄⁺、Mg²⁺、Al³⁺、NO₃^-；由于不能確定的陰離子有SO₄^2-、Cl^-，而檢驗SO₄^2-用鋇鹽，檢驗Cl^-用硝酸銀，而由于Ag⁺既能與SO₄^2-又能與Cl^-反應(yīng)，而Ba²⁺只與SO₄^2-反應(yīng)，故應(yīng)先向溶液中加入Ba（NO₃）₂，若有白色沉淀生成，則說明溶液中有SO₄^2-；然后取上層清液，加入硝酸銀，如果有白色沉淀生成，則溶液中含Cl^-．
故答案為：NH₄⁺、Mg²⁺、Al³⁺、NO₃^-；Ba（NO₃）₂； AgNO₃．
（3）若加入鋅粒，產(chǎn)生無色無味無毒的氣體，說明氣體是氫氣，因此溶液顯酸性，則CO₃^2-和NO₃^-不能大量共存；
加入NaOH溶液，產(chǎn)生白色沉淀，說明不存在Fe³⁺；根據(jù)產(chǎn)生的沉淀量與加入NaOH的物質(zhì)的量之間的關(guān)系圖可知，溶液中一定含有Mg²⁺、Al³⁺；又因為當(dāng)沉淀達到最大值時，繼續(xù)進入氫氧化鈉，沉淀不變，這說明溶液中還存在NH₄⁺，由于溶液中還必須存在陰離子，所以一定還有SO₄^2-；
由圖象可知，第一階段為氫離子與氫氧化鈉反應(yīng)，消耗氫氧化鈉為0.1mol，則n（H⁺）=0.1mol；
第三階段為銨根離子與氫氧化鈉反應(yīng)，消耗氫氧化鈉為0.7mol-0.5mol=0.2mol，則n（NH₄⁺）=0.2mol；
最后階段為氫氧化鈉溶解氫氧化鋁，消耗氫氧化鈉0.8mol-0.7mol=0.1mol，則n[Al（OH）₃]=0.1mol，根據(jù)鋁元素守恒可知n（Al³⁺）=0.1mol；
第二階段為氫氧化鈉沉淀鎂離子、鋁離子，共消耗氫氧化鈉為0.5mol-0.1mol=0.4mol，則n（Mg²⁺）=（0.4mol-0.1mol×3）÷2=0.05mol，
A．由上述分析可知，溶液中一定不含CO₃^2-、NO₃^-，一定含有SO₄^2-，故A錯誤；
B．n（Mg²⁺）=（0.4mol-0.1mol×3）÷2=0.05mol，故B錯誤；
C．溶液中的陰離子為硫酸根，根據(jù)電荷守恒，物質(zhì)的量為0.35mol，故C正確；
D．由上述分析可知，溶液中n（H⁺）：n（Al³⁺）：n（Mg²⁺）=0.1mol：0.1mol：0.05mol=2：2：1，故D錯誤．
故答案為：ABD．

點評 本題考查了物質(zhì)的推斷，明確物質(zhì)的性質(zhì)及特殊反應(yīng)現(xiàn)象是解本題關(guān)鍵，根據(jù)物質(zhì)的溶解性、物質(zhì)的性質(zhì)及題給信息來分析解答，題目難度中等．