Question

12．某無色稀溶液X中，可能含有如表所列離子中的某幾種．取該溶液適量，向其中加入某試劑Y，產生沉淀的物質的量（n）與加入試劑體積（y）的關系如圖所示．下列說法正確的是（　　）

陰離子	CO32-、SiO32-、[Al（OH）4]-、Cl-
陽離子	Al3+、Fe3+、Mg2+、NH4+、Na+

• A． 若Y是鹽酸，則X中一定含有CO₃^2-、SiO₃^2-、[Al（OH）₄]^-和NH₄⁺
• B． 若Y是NaOH溶液，則X中一定含有A1³⁺、Fe³⁺、NH₄⁺、Cl^-
• C． 若Y是NaOH溶液，則ab段發(fā)生反應的離子方程式為：NH₄⁺+OH^-═NH₃↑+H₂O
• D． 若Y是NaOH溶液，則X中的Al³⁺、Mg²⁺、NH₄⁺物質的量之比為2：1：4

Answer 1

分析 溶液無色說明溶液中不含Fe³⁺；
（1）如果Y是鹽酸，向溶液中加鹽酸，先生成沉淀，則溶液中可能含SiO₃^2-、[Al（OH）₄]^-或兩者中的一種，即生成的沉淀為H₂SiO₃、Al（OH）₃或兩者中的一種，則溶液中不含Al³⁺、Mg²⁺；當a-b段時，沉淀的量不變化，發(fā)生的是鹽酸和碳酸根離子反應生成氣體；當b-c段時沉淀的質量減少，即部分沉淀和鹽酸反應，部分沉淀和鹽酸不反應，說明生成的沉淀既有H₂SiO₃又有Al（OH）₃，原溶液中有硅酸根離子和[Al（OH）₄]^-離子，弱酸根離子和銨根離子能雙水解，所以溶液中不含NH₄⁺，含有的陽離子是Na⁺；
（2）若Y是氫氧化鈉，向溶液中加氫氧化鈉溶液，先生成沉淀，當a-b段時，沉淀的量不變化，氫氧化鈉和銨根離子反應生成氣體；當b-c段時沉淀的質量減少，部分沉淀和氫氧化鈉反應，部分沉淀不反應，說明溶液中有鋁根離子和鎂離子，則溶液中不含硅酸根離子、碳酸根離子和[Al（OH）₄]^-離子，所以溶液中含有的陰離子是氯離子．

解答 解：溶液無色說明溶液中不含Fe³⁺；
（1）如果Y是鹽酸，向溶液中加鹽酸，先生成沉淀，則溶液中可能含SiO₃^2-、[Al（OH）₄]^-或兩者中的一種，即生成的沉淀為H₂SiO₃、Al（OH）₃或兩者中的一種，則溶液中不含Al³⁺、Mg²⁺；當a-b段時，沉淀的量不變化，發(fā)生的是鹽酸和碳酸根離子反應生成氣體：CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，HCO₃^-+H⁺═H₂O+CO₂↑；當b-c段時沉淀的質量減少，即部分沉淀和鹽酸反應：Al（OH）₃+3H⁺═Al³⁺+3H₂O，部分沉淀和鹽酸不反應，說明生成的沉淀既有H₂SiO₃又有Al（OH）₃，原溶液中有SiO₃^2-和[Al（OH）₄]^-，則oa段發(fā)生反應的離子方程式SiO₃^2-+2H⁺═H₂SiO₃↓，[Al（OH）₄]^-+H⁺═Al（OH）₃↓+H₂O，由于SiO₃^2-和[Al（OH）₄]^-和銨根離子能雙水解，所以溶液中不含NH₄⁺，含有的陽離子是Na⁺．
則X中一定含有的離子是CO₃^2-、SiO₃^2-、AlO₂^-、Na⁺，oa段發(fā)生反應的離子方程式SiO₃^2-+2H⁺═H₂SiO₃↓，[Al（OH）₄]^-+H⁺═Al（OH）₃↓+H₂O，ab段發(fā)生反應的離子方程式CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，HCO₃^-+H⁺═H₂O+CO₂↑，bc段發(fā)生反應的離子方程式：Al（OH）₃+3H⁺═Al³⁺+3H₂O．
綜上可知含有的離子為：CO₃^2-、SiO₃^2-、AlO₂^-、Na⁺；
（2）若Y是氫氧化鈉，向溶液中加氫氧化鈉溶液，先生成沉淀，溶液中可能含Al³⁺、Mg²⁺或兩者中的一種，由于弱堿陽離子和弱酸根會雙水解而不能共存，即溶液中不含CO₃^2-、SiO₃^2-、[Al（OH）₄]^-，由于溶液一定要保持電中性，故溶液中一定含Cl^-；當a-b段時，沉淀的量不變化，是氫氧化鈉和銨根離子反應生成氣體：NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O，即溶液中含NH₄⁺；當b-c段時沉淀的質量減少但沒有完全溶解，即部分沉淀和氫氧化鈉反應，部分沉淀不反應，說明溶液中有Al³⁺、Mg²⁺，即bc段的反應為：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O．
綜上可知，X中一定含有的離子是Al³⁺、Mg²⁺、NH₄⁺、Cl^-；
A．由分析可知，若Y是鹽酸，則X中一定含有：CO₃^2-、SiO₃^2-、AlO₂^-、Na⁺，故A錯誤；
B．若Y是氫氧化鈉，X中一定含有的離子是Al³⁺、Mg²⁺、NH₄⁺、Cl^-，沒有Fe³⁺，故B錯誤；
C．若Y是NaOH溶液，當a-b段時，沉淀的量不變化，是氫氧化鈉和銨根離子反應生成氣體：NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O，故C錯誤；
D．與銨根離子反應需要氫氧化鈉的體積是2v，氫氧化鋁和氫氧化鈉反應需要氫氧化鈉的體積是1v，則生成氫氧化鋁需要氫氧化鈉的體積是3V，生成氫氧化鎂需要氫氧化鈉的體積是1V，則n（Al³⁺）：n（Mg²⁺）：n（NH₄⁺）=1：$\frac{1}{2}$：2=2：1：4，故D正確．
故選D．

點評 本題考查離子檢驗及離子反應，根據溶液的顏色結合題給圖象確定溶液中存在的離子，再結合物質之間的反應來確定微粒的量，同時考查學生思維的縝密性、考慮問題的全面性，題目較難．