Question

18．某溶液中，可能含有下表所列離子中的某幾種：

陽(yáng)離子	Al3+、Mg2+、NH4+、Na+
陰離子	CO32-、SiO32-、[Al（OH）4]-、Cl-

取少量該溶液，向其中加入某試劑X，產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)的量（n）與加入試劑X的體積（V）關(guān)系如圖所示：
（1）若X是NaOH溶液，原溶液中一定含有的陰離子有Cl^-；BC段反應(yīng)的離子方程式為Al（OH）₃+OH^-=[Al（OH）₄]^-或Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^?+H₂O．
（2）若X是鹽酸，則原溶液中一定含有的金屬陽(yáng)離子是Na⁺；AB段發(fā)生反應(yīng)的總離子方程式為CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑；OA段生成沉淀的物質(zhì)的量之比為11：2．

Answer 1

分析 （1）若X是氫氧化鈉，向溶液中加氫氧化鈉溶液，先生成沉淀，當(dāng)AB段時(shí)，沉淀的量不變化，氫氧化鈉和銨根離子反應(yīng)生成氨氣；當(dāng)BC段時(shí)沉淀的質(zhì)量減少，部分沉淀和氫氧化鈉反應(yīng)，部分沉淀不反應(yīng)，說(shuō)明溶液中有Al³⁺、Mg²⁺，則溶液中不含CO₃^2-、SiO₃^2-、[Al（OH）₄]^-，所以溶液中含有的陰離子是Cl^-；
（2）如果X是鹽酸，向溶液中加鹽酸，先生成沉淀，則溶液中可能含SiO₃^2-、AlO₂^-或兩者中的一種，即生成的沉淀為H₂SiO₃、Al（OH）₃或兩者中的一種，則溶液中不含Al³⁺、Mg²⁺；當(dāng)AB段時(shí)，沉淀的量不變化，發(fā)生的是鹽酸和碳酸根離子反應(yīng)生成氣體；當(dāng)BC段時(shí)沉淀的質(zhì)量減少，即部分沉淀和鹽酸反應(yīng)，部分沉淀和鹽酸不反應(yīng)，說(shuō)明生成的沉淀既有H₂SiO₃又有Al（OH）₃，原溶液中有SiO₃^2-、[Al（OH）₄]^-，弱酸根離子和銨根離子能雙水解，所以溶液中不含NH₄⁺，含有的陽(yáng)離子是Na⁺，
根據(jù)以上分析進(jìn)行解答．

解答 解：（1）若X是NaOH，向溶液中加氫氧化鈉溶液，先生成沉淀，當(dāng)AB段時(shí)，沉淀的量不變化，氫氧化鈉和銨根離子反應(yīng)生成氨氣；當(dāng)BC段時(shí)沉淀的質(zhì)量減少，部分沉淀和氫氧化鈉反應(yīng)，部分沉淀不反應(yīng)，說(shuō)明溶液中有Al³⁺、Mg²⁺，則溶液中不含CO₃^2-、SiO₃^2-、[Al（OH）₄]^-，所以溶液中含有的陰離子是Cl^-；
BC段氫氧化鋁溶解，反應(yīng)的離子方程式為：Al（OH）₃+OH^-=[Al（OH）₄]^-或Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^?+H₂O，
故答案為：Cl^-；Al（OH）₃+OH^-=[Al（OH）₄]^-或Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^?+H₂O；
（2）如果X是鹽酸，向溶液中加鹽酸，先生成沉淀，則溶液中可能含SiO₃^2-、AlO₂^-或兩者中的一種，即生成的沉淀為H₂SiO₃、Al（OH）₃或兩者中的一種，則溶液中不含Al³⁺、Mg²⁺；當(dāng)AB段時(shí)，沉淀的量不變化，發(fā)生的是鹽酸和碳酸根離子反應(yīng)生成氣體；當(dāng)BC段時(shí)沉淀的質(zhì)量減少，即部分沉淀和鹽酸反應(yīng)，部分沉淀和鹽酸不反應(yīng)，說(shuō)明生成的沉淀既有H₂SiO₃又有Al（OH）₃，原溶液中有SiO₃^2-、[Al（OH）₄]^-，弱酸根離子和銨根離子能雙水解，所以溶液中不含NH₄⁺，含有的陽(yáng)離子是Na⁺；
AB段碳酸根離子與氫離子反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，發(fā)生反應(yīng)的總離子方程式為：CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑；
根據(jù)圖象可知，生成硅酸、氫氧化鋁沉淀消耗HCl的物質(zhì)的量與溶解氫氧化鋁消耗HCl的物質(zhì)的量之比為4：1，設(shè)溶解氫氧化鋁消耗鹽酸的物質(zhì)的量為1mol，則氫氧化鋁的物質(zhì)的量為$\frac{1mol}{3}$，生成氫氧化鋁沉淀消耗HCl的物質(zhì)的量為：$\frac{1mol}{3}$，則生成硅酸沉淀消耗HCl的物質(zhì)的量為：4mol-$\frac{1mol}{3}$=$\frac{11}{3}$，所以生成硅酸的物質(zhì)的量為：$\frac{\frac{11}{3}mol}{2}$=$\frac{11}{6}$mol，故OA段生成沉淀的物質(zhì)的量之比為n（H₂SiO₃）：n[Al（OH）₃]=$\frac{11}{6}$mol：$\frac{1mol}{3}$=11：2，
故答案為：Na⁺；CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑； n（H₂SiO₃）：n[Al（OH）₃]=11：2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了混合物反應(yīng)的計(jì)算、離子的檢驗(yàn)方法，題目難度中等，明確發(fā)生反應(yīng)原理為解答關(guān)鍵，注意正確分析圖象曲線變化，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計(jì)算能力．