Question

15．某水溶液中可能含有K⁺、Na⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、SO₄^2-、ClO^-、NO₂^-、SiO₃^2-、CO₃^2-中的若干種離子．某同學(xué)取四份該溶液各10mL進行如下實驗：
①第一份加入足量稀鹽酸，無任何氣體和沉淀產(chǎn)生；
②第二份加入足量NaOH，經(jīng)攪拌、過濾、洗滌、灼燒，最后得到1.6g紅棕色固體；
③第三份加入酸性KMnO₄溶液會使其褪色，滴至終點時共消耗0.1mol•L-1酸性KMnO₄溶液10.00mL；
④第四份用潔凈的鉑絲做焰色反應(yīng)實驗，直接觀察，火焰呈黃色
關(guān)于上述實驗，下列說法正確的是（　�。�

• A． 僅由實驗②即可推斷原混合溶液中一定存在Fe³⁺
• B． 要確定原混合溶液是否含有ClO^- 至少需完成實驗①②③
• C． 該溶液陽離子中一定存在Na⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，一定不存在Al³⁺，無法確定是否含有K⁺
• D． 溶液中陰離子只有SO₄^2-，且c（SO₄^2-）大于2.75moL/L

Answer 1

分析 ①第一份加入足量稀鹽酸，無任何氣體和沉淀產(chǎn)生，則SiO₃^2-、CO₃^2-一定不存在，F(xiàn)e²⁺和ClO^-不能同時存在；
②第二份加入足量NaOH，經(jīng)攪拌、過濾、洗滌、灼燒，最后得到1.6g紅棕色固體三氧化二鐵，可以是含有鐵離子，所以一定含有Fe³⁺，根據(jù)鐵元素守恒，其離子物質(zhì)的量是$\frac{1.6g}{160g/mol}$×2=0.02mol，一定不存在NO₂^-；
③第三份加入酸性KMnO₄溶液會使其褪色，滴至終點時共消耗0.1mol•L-1酸性KMnO₄溶液10.00mL，則一定含有Fe²⁺、一定不含ClO^-，根據(jù)高錳酸根離子和亞鐵離子之間反應(yīng)的實質(zhì)可以計算亞鐵離子的含量；
④第四份用潔凈的鉑絲做焰色反應(yīng)實驗，直接觀察，火焰呈黃色，一定含有Na⁺，鉀離子無法確定．

解答 解：①第一份加入足量稀鹽酸，無任何氣體和沉淀產(chǎn)生，則SiO₃^2-、CO₃^2-一定不存在，F(xiàn)e²⁺和ClO^-不能同時存在；
②第二份加入足量NaOH，經(jīng)攪拌、過濾、洗滌、灼燒，最后得到1.6g紅棕色固體，所以一定含有Fe³⁺，物質(zhì)的量是$\frac{1.6g}{160g/mol}$×2=0.02mol，一定不存在NO₂^-；
③第三份加入酸性KMnO₄溶液會使其褪色，滴至終點時共消耗0.1mol•L-1酸性KMnO₄溶液10.00mL，則一定含有Fe²⁺、一定不含ClO^-，第三份加入酸性KMnO₄溶液會使其褪色，滴至終點時共消耗0.1mol•L-1酸性KMnO₄溶液10.00mL，根據(jù)量的關(guān)系，得到5Fe²⁺～KMnO₄，所以亞鐵離子的物質(zhì)的量是0.1mol/L×0.01L×5=0.005mol；
④第四份用潔凈的鉑絲做焰色反應(yīng)實驗，直接觀察，火焰呈黃色，一定含有Na⁺，鉀離子無法確定．
綜上得到，溶液中一定存在：Na⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-，一定不存在的是：ClO^-、NO₂^-、SiO₃^2-、CO₃^2-，其余的離子無法判斷．
A、由實驗①②即可推斷原混合溶液中一定存在Fe³⁺，僅有實驗②得到的溶液中還可以是亞鐵離子和次氯酸根離子同時存在的情況，故A錯誤；
B、要確定原混合溶液是否含有ClO^- 至少需完成實驗①②即可，根據(jù)實驗①②得到存在的鐵離子一定是原來存在的鐵離子，故B錯誤；
C、該溶液陽離子中一定存在Na⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，無法確定是否含有K⁺、Al³⁺，故C錯誤；
D、該溶液陽離子中一定存在Na⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，溶液中陰離子只有SO₄^2-，且根據(jù)電荷守恒，SO₄^2-的物質(zhì)的量大于$\frac{1}{2}$（0.02mol×3+0.005mol×2）=0.035mol，c（SO₄^2-）＞$\frac{0.035mol}{0.01L}$=3.5mol/L，級c（SO₄^2-）大于2.75moL/L，故D正確．
故選D．

點評 本題考查物質(zhì)的檢驗、鑒別，為高頻考點，側(cè)重于學(xué)生的分析能力的考查，題目難度中等，解答本題的關(guān)鍵是把握發(fā)生的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)確定存在的離子．