Question

【題目】有一未知的無色溶液，可能含有以下離子中的若干種（忽略由水電離產(chǎn)生的H+、OH-）：H+、NH4+、K＋、Mg2＋、Al3+、Fe3+、Cu2＋、NO3－、CO32－、SO42－）：現(xiàn)取兩份100mL溶液進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：

①第一份加入足量的BaCl2溶液后，有白色沉淀產(chǎn)生，經(jīng)洗滌、干燥后，稱量沉淀質(zhì)量為4.66g；

②第二份逐滴滴加NaOH溶液，測得沉淀的物質(zhì)的量與NaOH溶液的體積關(guān)系如圖所示。

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)事實(shí)，回答以下問題：

（1）該溶液中一定不存在的陽離子有_____和______。

（2）在實(shí)驗(yàn)②中，NaOH溶液滴至b～c段過程中發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為___________；NaOH溶液的濃度為_____（用字母c、d表示）；

（3）原溶液確定含有Mg2＋、Al3+、H+，其物質(zhì)的量之比n（Mg2＋）：n（Al3＋）：n（H+）為_____；

（4）原溶液中NO3-的濃度為c（NO3－），則c（NO3－）的取值范圍______________。

Answer 1

【答案】 Fe3+ Cu2＋ NH4＋＋OH－＝NH3·H2O 10/（d-c）mol·L－1 1:1:1 c（NO3—）≥0.5 mol·L－1

【解析】溶液是無色溶液，因此不含有Fe3＋、Cu2＋，根據(jù)圖像可知0～a：沒有沉淀產(chǎn)生，發(fā)生H＋＋OH－=H2O，溶液中含有H＋，不存在CO32－。c～d：沉淀質(zhì)量減少，發(fā)生Al(OH)3＋OH－=AlO2－＋2H2O，說明原溶液中含有Al3＋，b～c之間沉淀質(zhì)量不變，說明原溶液中含有NH4＋，沉淀質(zhì)量最終沒有完全消失，說明原溶液中含有Mg2＋。根據(jù)①中產(chǎn)生白色沉淀，說明含有SO42－，據(jù)此判斷。

溶液是無色溶液，因此不含有Fe3＋、Cu2＋，根據(jù)圖像可知0～a：沒有沉淀產(chǎn)生，發(fā)生H＋＋OH－=H2O，溶液中含有H＋，不存在CO32－。c～d：沉淀質(zhì)量減少，發(fā)生Al(OH)3＋OH－=AlO2－＋2H2O，說明原溶液中含有Al3＋，b～c之間沉淀質(zhì)量不變，說明原溶液中含有NH4＋，沉淀質(zhì)量最終沒有完全消失，說明原溶液中含有Mg2＋。根據(jù)圖像可知?dú)溲趸�鎂是0.01mol，則氫氧化鋁是0.02mol－0.01mol＝0.01mol。根據(jù)①中產(chǎn)生白色沉淀，說明含有SO42－，根據(jù)硫原子守恒可知n(SO42－)=4.66g÷233g/mol=0.02mol，根據(jù)電荷守恒可知一定存在硝酸根離子，鉀離子不能確定。

（1）根據(jù)以上分析可知該溶液中一定不存在的陽離子有Fe3＋、Cu2＋。

（2）在實(shí)驗(yàn)②中，NaOH溶液滴至b～c段過程中發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為NH4＋＋OH－＝NH3·H2O；溶解氫氧化鋁消耗氫氧化鈉溶液的體積是(d-c)mL，根據(jù)Al(OH)3＋OH－=AlO2－＋2H2O可知消耗氫氧化鈉是0.01mol，因此NaOH溶液的濃度為10/（d-c）mol·L－1；

（3）根據(jù)圖像可知中和離子消耗氫氧化鈉溶液的體積與溶解氫氧化鋁消耗氫氧化鈉溶液的體積相等，所以氫離子的物質(zhì)的量與氫氧化鋁的物質(zhì)的量相等，則根據(jù)原子守恒可知原溶液中n（Mg2＋）：n（Al3＋）：n（H+）＝1:1:1；

（4）n(Mg2＋)=0.01mol，n(Al3＋)=0.01mol，n(H＋)=0.01mol，根據(jù)圖像中銨根離子消耗氫氧化鈉溶液的體積可知n(NH4＋)=0.03mol，n(SO42－)=4.66g÷233g/mol=0.02mol，陰陽離子電荷不守恒，陰離子的電荷數(shù)小于陽離子，說明含有NO3－，濃度為c(NO3－)=0.5mol·mol－1，溶液中可能含有K＋，因此c(NO3－)≥0.5 mol·L－1。