Question

化学与环境密切相关．近年来雾霾问题已成为百姓所关注的主要问题，今年入秋以来，我国大部分地区更是“霾伏”四起，部分地区持续出现中度至重度霾，环境治理刻不容缓。某化学实验小组测得某地区的雾霾中可能含有如下几种无机离子：Na⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Al³⁺、SO₄^2﹣、NO₃^﹣、Cl^﹣。对该地区雾霾处理后获得试样溶液进行了如下的实验：

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

请回答下列问题：

（1）试样溶液加入过量NaOH溶液后生成沉淀Ⅰ的化学式是               生成气体Ⅰ的离子方程式为              ，检验该气体的方法是                   。

（2）根据实验结果，推测出雾霾中一定含有的离子有                        。

（3）若该实验小组测得另一地区雾霾试样中可能含有H⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、CO₃^2﹣、SO₄^2-、NO₃^﹣中的几种。

①若加入锌粒，排空法收集到无色无味气体；

②若加入NaOH溶液，产生白色沉淀，且产生的沉淀量与加入NaOH的物质的量之间关系如图所示．

则下列说法不正确的是

A．溶液中一定不含CO₃^2﹣，可能含有NO₃^﹣和SO₄^2-

B．溶液中n（Mg²⁺）=0.1mol

C．溶液中的阴离子的物质的量为0.35 mol[

D．n（H⁺）：n（Al³⁺）：n（Mg²⁺）= 1：1：1

Answer

（1）Mg(OH)2 NH4++OH﹣NH3↑+H2O；

将湿润的红色石蕊试纸粘在玻璃棒上，靠近集气瓶口若试纸变蓝，则说明该气体为氨气

（2） NH4+、Mg2+、Al3+、NO3﹣

（3）ABD

【解析】

试题分析：试样溶液中加入过量NaOH并加热，生成的气体1，该气体1只能是NH3，则试样中含有NH4+； 由于氢氧化钠过量，故生成的沉淀1为Mg(OH)2，说明原溶液中含Mg2+；如果原溶液中含Al3+，则与过量的氢氧化钠反应转化为了AlO2-，故滤液1中可能含AlO2-、SO42-、NO3-、Cl-，一定含Na+和OH-．则向滤液1中通入CO2，得到溶液2，溶液2中加入Al，生成气体2，根据信息所给的反应NO3-+A1+OH-+H2O→NH3↑+[Al(OH)4]-，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-；还得到沉淀2，则说明滤液1中含AlO2-，即原溶液中含Al3+。故溶液中一定存在的离子是NH4+、Mg2+、Al3+、NO3-；Na+、SO42-、Cl-的存在不能确定。

（1）试样溶液加入过量NaOH溶液后生成沉淀Ⅰ为Mg(OH)2；气体Ⅰ的生成是溶液中的铵根离子与氢氧根反应生成的：NH4++OH-NH3↑+H2O；由于氨气是唯一的碱性气体，故检验的方法为：将湿润的红色石蕊试纸粘在玻璃棒上，靠近集气瓶口若试纸变蓝，则说明该气体为氨气。

（2）经过上述分析，雾霾中国一定含有的离子为NH4+、Mg2+、Al3+、NO3-。

（3）若加入锌粒，产生无色无味无毒的气体，说明气体是氢气，因此溶液显酸性，则CO32-和NO3-不能大量共存；加入NaOH溶液，产生白色沉淀，说明不存在Fe3+；根据产生的沉淀量与加入NaOH的物质的量之间的关系图可知，溶液中一定含有Mg2+、Al3+；又因为当沉淀达到最大值时，继续进入氢氧化钠，沉淀不变，这说明溶液中还存在NH4+，由于溶液中还必须存在阴离子，所以一定还有SO42-；由图象可知，第一阶段为氢离子与氢氧化钠反应，消耗氢氧化钠为0.1mol，则n(H+)=0.1mol；第三阶段为铵根离子与氢氧化钠反应，消耗氢氧化钠为0.7mol-0.5mol=0.2mol，则n(NH4+)=0.2mol；最后阶段为氢氧化钠溶解氢氧化铝，消耗氢氧化钠0.8mol-0.7mol=0.1mol，则n[Al(OH)3]=0.1mol，根据铝元素守恒可知n(Al3+)=0.1mol；第二阶段为氢氧化钠沉淀镁离子、铝离子，共消耗氢氧化钠为0.5mol-0.1mol=0.4mol，则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错误；B．n（Mg2+）=（0.4mol-0.1mol×3）÷2=0.05mol，故B错误；C．溶液中的阴离子为硫酸根，根据电荷守恒，物质的量为0.35mol，故C正确；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错误。故答案为：ABD。

考点：考查离子共存和离子推断