Question

7．有一透明強酸性溶液，可能含K⁺、NH₄⁺、Al³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、SO₄^2-、SiO₃^2-、CO₃^2-、NO₃^-等離子中的若干種，現做如下實驗：
①取少量該溶液，加入足量用稀硝酸酸化的BaCl₂溶液，有白色沉淀生成．
②另�、僦猩蠈映吻迦芤海�加入氫氧化鈉溶液，生成沉淀的物質的量隨NaOH溶液的體積變化的圖象如下所示．
請完成下列問題：
（1）原溶液中一定存在（H⁺、OH^-不必寫出）NH₄⁺、Al³⁺、Fe²⁺、SO₄^2-，一定不存在Cu²⁺、SiO₃^2-、CO₃^2-、NO₃^-，可能存在K⁺．
（2）原溶液中肯定含有的陽離子（H⁺除外）物質的量之比為n（Al³⁺）：n（Fe²⁺）：n（NH₄⁺）=1：1：2．
（3）步驟①中若有氧化還原反應請寫出對應離子方程式（若無，填寫“無”）3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O．
（4）若已知步驟②中最終形成1mol沉淀．現取原溶液加入足量的NaOH溶液，充分反應后過濾，洗滌，灼燒至恒重，得到的固體質量為80g．

Answer 1

分析 有一透明強酸性溶液，可能含K⁺、NH₄⁺、Al³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、SO₄^2-、SiO₃^2-、CO₃^2-、NO₃^-等離子中的若干種，強酸性溶液中SiO₃^2-、CO₃^2-一定不存在，
①取少量該溶液，加入足量用稀硝酸酸化的BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，證明一定含SO₄^2-，
②另�、僦猩蠈映吻迦芤�，加入氫氧化鈉溶液，生成沉淀的物質的量隨NaOH溶液的體積變化的圖象如圖所示可知開始和酸反應，隨加入量增多，先生成沉淀到最大量，隨后沉淀量不變，說明是和銨根離子反應生成一水合氨的過程，氫氧化銅溶于氨水，圖象分析可知平臺說明一定不含銅離子，繼續(xù)加入氫氧化鈉溶液沉淀量減少，最后剩余氫氧化鐵沉淀，說明溶液中一定含NH₄⁺、Al³⁺、Fe²⁺也由此推斷酸性溶液中一定不含NO₃^-離子，否則亞鐵離子不能存在，K⁺不能確定，A點到B點生成沉淀為氫氧化鋁沉淀和氫氧化鐵沉淀，B點到C點是銨根離子結合氫氧根了生成一水合氨，C點到D點是氫氧化鋁溶解，

解答 解：有一透明強酸性溶液，可能含K⁺、NH₄⁺、Al³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、SO₄^2-、SiO₃^2-、CO₃^2-、NO₃^-等離子中的若干種，強酸性溶液中SiO₃^2-、CO₃^2-一定不存在，
①取少量該溶液，加入足量用稀硝酸酸化的BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，證明一定含SO₄^2-，
②另�、僦猩蠈映吻迦芤海�加入氫氧化鈉溶液，生成沉淀的物質的量隨NaOH溶液的體積變化的圖象如圖所示可知開始和酸反應，隨加入量增多，先生成沉淀到最大量，隨后沉淀量不變，說明是和銨根離子反應生成一水合氨的過程，氫氧化銅溶于氨水，圖象分析可知平臺說明一定不含銅離子，繼續(xù)加入氫氧化鈉溶液沉淀量減少，最后剩余氫氧化鐵沉淀，說明溶液中一定含NH₄⁺、Al³⁺、Fe²⁺也由此推斷酸性溶液中一定不含NO₃^-離子，否則亞鐵離子不能存在，K⁺不能確定，亞鐵離子在加入足量用稀硝酸酸化的BaCl₂溶液，會氧化亞鐵離子為鐵離子，所以A點到B點生成沉淀為氫氧化鋁沉淀和氫氧化鐵沉淀，B點到C點是銨根離子結合氫氧根了生成一水合氨，C點到D點是氫氧化鋁溶解，
（1）分析可知原溶液中一定存在（H⁺、OH^-不必寫出）NH₄⁺、Al³⁺、Fe²⁺、SO₄^2-，一定不存在 Cu²⁺、SiO₃^2-、CO₃^2-、NO₃^-，可能存在 K⁺，
故答案為：NH₄⁺、Al³⁺、Fe²⁺、SO₄^2-；  Cu²⁺、SiO₃^2-、CO₃^2-、NO₃^-；    K⁺；
（2）上述分析可知：生成沉淀的反應Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，平臺反應為NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O，溶解氫氧化鋁Al（OH）₃+OH^-=AlOl₂^-+2H₂O，圖象分析可知生成沉淀用氫氧化鈉為6，和銨根反應生成一水合氨用用氫氧化鈉2，氫氧化鋁溶解用氫氧化鈉1，則得到n（Al³⁺）：n（Fe²⁺）：n（NH₄⁺）=1：1：2，
故答案為：n（Al³⁺）：n（Fe²⁺）：n（NH₄⁺）=1：1：2；
（3）步驟①中加入足量用稀硝酸酸化的BaCl₂溶液，硝酸氧化亞鐵離子生成鐵離子，反應的離子方程式為：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案為：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；  
（4）若已知步驟②中最終形成1mol沉淀應為Fe（OH）₃．現取原溶液加入足量的NaOH溶液，充分反應后過濾，洗滌，灼燒至恒重，2Fe（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂O₃+3H₂O，得到的固體為氧化鐵物質的量=0.5mol，質量=0.5mol×160g/mol=80g，
故答案為：80．

點評 本題考查了離子共存、離子性質、離子反應和定量關系、圖象變化的理解應用，注意判斷過程中沉淀變化特征和氫氧化銅溶于氨水、硝酸氧化亞鐵離子的變化，掌握基礎是解題關鍵，題目難度較大．