Question

3．某混合溶液中可能大量含有的離子如下表所示：

陽(yáng)離子	H+、K+、Al3+、NH4+、Mg2+
陰離子	Cl-、Br-、OH-、CO32-、AlO2-

為探究其成分，某同學(xué)將Na₂O₂逐漸加入到上述混合溶液中并微熱，產(chǎn)生沉淀和氣體的物質(zhì)的量與加入Na₂O₂的物質(zhì)的量的關(guān)系分別如圖所示．

（1）該溶液中一定含有的陽(yáng)離子是H⁺、Al³⁺、NH₄⁺、Mg²⁺，其對(duì)應(yīng)物質(zhì)的量濃度之比為2：2：2：3，溶液中一定不存在的陰離子是OH^-、CO₃^2-、AlO₂^-．
（2）a=1，b=7，c=9．
（3）寫(xiě)出下列離子方程式：
AB段2Na₂O₂+2H₂O=4Na⁺+4OH^-+O₂↑、NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃+H₂O
CD段Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)生成的沉淀總物質(zhì)的量最大量為5mol、最終得到3mol可知，最終得到的沉淀為3mol氫氧化鎂沉淀，溶解的2mol沉淀為氫氧化鋁；根據(jù)氣體的物質(zhì)的量最后有增加可知，增加的氣體為氨氣，溶液中一定存在銨離子；根據(jù)開(kāi)始加入過(guò)氧化鈉時(shí)沒(méi)有沉淀生成，說(shuō)明原溶液中存在氫離子，根據(jù)題中數(shù)據(jù)計(jì)算出氫離子的物質(zhì)的量；
（2）圖象中所生成的氣體和沉淀的量以及所加過(guò)氧化鈉的量來(lái)計(jì)算各個(gè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的值；
（3）AB中過(guò)氧化鈉與水反應(yīng)、堿與銨根離子反應(yīng)，CD中氫氧化鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)而導(dǎo)致沉淀減少，據(jù)此寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式．

解答 解：（1）根據(jù)圖象中沉淀先增加后部分溶解可知：溶液中一定含有：Mg²⁺和Al³⁺，所以一定不含CO₃^2-、AlO₂^-，并且含有鎂離子的物質(zhì)的量為3mol，氫氧化鋁和氫氧化鎂沉淀一共是5mol，根據(jù)元素守恒，所以含有鋁離子的物質(zhì)的量2mol；
加入8mol過(guò)氧化鈉會(huì)生成4mol氧氣，而圖象中生成了6mol氣體，說(shuō)明生成的氣體除了過(guò)氧化鈉和溶液反應(yīng)生成的氧氣之外，還一定有2mol其他氣體生成，而只能是氨氣，所以一定含有2mol銨根離子，所以一定不含有氫氧根離子；圖象中加入過(guò)氧化鈉的物質(zhì)的量在0～amol之間時(shí)，沒(méi)有沉淀生成，所以溶液中含有H⁺，由于加入8mol過(guò)氧化鈉時(shí)生成的沉淀達(dá)到最大量5mol，8mol過(guò)氧化鈉會(huì)生成16mol氫氧化鈉，而生成2mol氫氧化鋁、3mol氫氧化鎂、2mol氨氣消耗的氫氧化鈉為：2mol×3+3mol×2+2mol=14mol，所以有2mol氫氧化鈉與氫離子反應(yīng)，氫離子的物質(zhì)的量為2mol；
并且物質(zhì)的量為2mol，溶液中一定還含有陰離子，可能為氯離子或溴離子，鉀離子不能確定是否存在，
根據(jù)電荷守恒：所以n（H⁺）+3n（Al³⁺）+n（NH₄⁺）+2n（Mg²⁺）≤2n（SO₄^2-），所以氯離子物質(zhì)的量≥16mol，即：

離子種類(lèi)	H+	Al3+	NH4+	Mg2+	Br-或Cl-
物質(zhì)的量（mol）	2	2	2	3	≥16

所以溶液中一定存在的陽(yáng)離子為：H⁺、Al³⁺、NH₄⁺、Mg²⁺；含有的陽(yáng)離子的物質(zhì)的量之比為n（H⁺）：n（Al³⁺）：n（NH₄⁺）：n（Mg²⁺）=2：2：2：3；溶液中一定不存在的陰離子為：OH^-、CO₃^2-、AlO₂^-，
故答案為：H⁺、Al³⁺、NH₄⁺、Mg²⁺；2：2：2：3；OH^-、CO₃^2-、AlO₂^-；
（2）含有2mol的氫離子需要消耗氫氧化鈉2mol，則需要1mol過(guò)氧化鈉來(lái)生成，所以a=1，含有鎂離子和鋁離子一共5mol，所以消耗過(guò)氧化鈉的量為5mol，在加上a=2mol，則b=7mol，氯離子的物質(zhì)的量是2mol，所以氫氧化鋁的物質(zhì)的量是2mol，完全將氫氧化鋁溶解，消耗1mol的氫氧化鈉，即需要1mol的過(guò)氧化鈉來(lái)生成，所以c=9mol，故答案為：1；7；9；
（3）AB段發(fā)生2Na₂O₂+2H₂O=4Na⁺+4OH^-+O₂↑、NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃+H₂O，CD段氫氧化鋁能夠與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，發(fā)生Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：2Na₂O₂+2H₂O=4Na⁺+4OH^-+O₂↑、NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃+H₂O；Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查常見(jiàn)的離子檢驗(yàn)方法、離子方程式的書(shū)寫(xiě)，題目難度中等，注意掌握常見(jiàn)的離子檢驗(yàn)方法，能夠根據(jù)描述的反應(yīng)現(xiàn)象判斷存在的離子，注意掌握氫氧化鋁的兩性及反應(yīng)的方程式．