Question

【題目】化學(xué)與環(huán)境密切相關(guān)．近年來(lái)霧霾問(wèn)題已成為百姓所關(guān)注的主要問(wèn)題，今年入秋以來(lái)，我國(guó)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。某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組測(cè)得某地區(qū)的霧霾中可能含有如下幾種無(wú)機(jī)離子：Na+、NH4+、Mg2+、Al3+、SO42﹣、NO3﹣、Cl﹣。對(duì)該地區(qū)霧霾處理后獲得試樣溶液進(jìn)行了如下的實(shí)驗(yàn)：

已知：3NO3﹣ + 8Al + 5OH﹣ + 18H2O ═ 3NH3↑ + 8[Al(OH)4]﹣

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）試樣溶液加入過(guò)量NaOH溶液后生成沉淀Ⅰ的化學(xué)式是 生成氣體Ⅰ的離子方程式為 ，檢驗(yàn)該氣體的方法是 。

（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，推測(cè)出霧霾中一定含有的離子有 。

（3）若該實(shí)驗(yàn)小組測(cè)得另一地區(qū)霧霾試樣中可能含有H+、NH4+、Mg2+、Al3+、Fe3+、CO32﹣、SO42-、NO3﹣中的幾種。

①若加入鋅粒，排空法收集到無(wú)色無(wú)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(shuō)法不正確的是

A．溶液中一定不含CO32﹣，可能含有NO3﹣和SO42-

B．溶液中n（Mg2+）=0.1mol

C．溶液中的陰離子的物質(zhì)的量為0.35 mol[

D．n（H+）：n（Al3+）：n（Mg2+）= 1：1：1

Answer 1

【答案】

（1）Mg(OH)2 NH4++OH﹣NH3↑+H2O；

將濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙粘在玻璃棒上，靠近集氣瓶口若試紙變藍(lán)，則說(shuō)明該氣體為氨氣

（2） NH4+、Mg2+、Al3+、NO3﹣

（3）ABD

【解析】

試題分析：試樣溶液中加入過(guò)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(guò)量，故生成的沉淀1為Mg(OH)2，說(shuō)明原溶液中含Mg2+；如果原溶液中含Al3+，則與過(guò)量的氫氧化鈉反應(yīng)轉(zhuǎn)化為了AlO2-，故濾液1中可能含AlO2-、SO42-、NO3-、Cl-，一定含Na+和OH-．則向?yàn)V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(shuō)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+、SO42-、Cl-的存在不能確定。

（1）試樣溶液加入過(guò)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-NH3↑+H2O；由于氨氣是唯一的堿性氣體，故檢驗(yàn)的方法為：將濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙粘在玻璃棒上，靠近集氣瓶口若試紙變藍(lán)，則說(shuō)明該氣體為氨氣。

（2）經(jīng)過(guò)上述分析，霧霾中國(guó)一定含有的離子為NH4+、Mg2+、Al3+、NO3-。

（3）若加入鋅粒，產(chǎn)生無(wú)色無(wú)味無(wú)毒的氣體，說(shuō)明氣體是氫氣，因此溶液顯酸性，則CO32-和NO3-不能大量共存；加入NaOH溶液，產(chǎn)生白色沉淀，說(shuō)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?yàn)楫?dāng)沉淀達(dá)到最大值時(shí)，繼續(xù)進(jìn)入氫氧化鈉，沉淀不變，這說(shuō)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SO42-；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CO32-、NO3-，一定含有SO42-，故A錯(cuò)誤；B．n（Mg2+）=（0.4mol-0.1mol×3）÷2=0.05mol，故B錯(cuò)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(cuò)誤。故答案為：ABD。