Question

16．某溶液中可能含有H⁺、Na⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、SO₄^2-等離子，已知①該溶液的焰色反應沒有黃色；②當向該溶液中加入某濃度的NaOH溶液時，發(fā)現生成沉淀的物質的量隨NaOH溶液的體積變化如圖所示．由此可知：
（1）該溶液中肯定含有的離子有H⁺、NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-；
（2）各離子的物質的量之比為n（H⁺）：n（NH₄⁺）：n（Al³⁺）：n（SO₄^2-）=2：3：1：4；
（3）肯定不含的陽離子有Na⁺、Mg²⁺、Fe³⁺；
（4）沉淀溶解時發(fā)生反應的離子方程式為Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O．

Answer 1

分析 ①該溶液的焰色反應沒有黃色，則沒有Na⁺；
②加入NaOH溶液后，在0-0.2段沒有生成沉淀，說明溶液中一定存在H⁺，由于后面有沉淀生成及沉淀全部溶解可知，溶液中一定存在Al³⁺，不存在Mg²⁺、Fe³⁺，
0.2-0.5段生成沉淀消耗了0.3mol氫氧化鈉，則Al³⁺的物質的量為0.1mol，
0.5-0.8段沉淀的質量不變，應為NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O的反應，則含有NH₄⁺為0.2mol；
由電荷守恒可知一定含有SO₄^2-，根據電荷守恒計算硫酸根離子的物質的量，據此分析．

解答 解：①該溶液的焰色反應沒有黃色，則沒有Na⁺；
②加入NaOH溶液后，在0-0.2段沒有生成沉淀，說明溶液中一定存在H⁺，由于后面有沉淀生成及沉淀全部溶解可知，溶液中一定存在Al³⁺，不存在Mg²⁺、Fe³⁺，
0.2-0.5段生成沉淀消耗了0.3mol氫氧化鈉，則Al³⁺的物質的量為0.1mol，
0.5-0.8段沉淀的質量不變，應為NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O的反應，則含有NH₄⁺為0.2mol；
由電荷守恒可知一定含有SO₄^2-，
（1）該溶液中肯定含有的離子有H⁺、NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-；故答案為：H⁺、NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-；
（2）開始加入0.2 mol NaOH時，溶液無沉淀產生，說明溶液中有H⁺，且其物質的量為0.2 mol；因為最終沉淀完全溶解，所以溶液中無Mg²⁺、Fe³⁺，且產生沉淀和沉淀溶解所需的NaOH的物質的量為3：1，所以溶液中有Al³⁺且其物質的量為0.1 mol；當加入5～8 mol NaOH時，發(fā)生的反應為NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O，所以溶液中NH₄⁺為0.3 mol，而陰離子SO₄^2-一定含有，根據電荷守恒可知：SO₄^2-的物質的量為0.4mol，則H⁺、NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-的物質的量之比為0.2mol：0.3mol：0.1mol：0.4mol=2：3：1：4；
故答案為：n（H⁺）：n（NH₄⁺）：n（Al³⁺）：n（SO₄^2-）=2：3：1：4；
（3）由分析可知一定不含有Na⁺、Mg²⁺、Fe³⁺，故答案為：Na⁺、Mg²⁺、Fe³⁺；
（4）氫氧化鋁沉淀與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和水，發(fā)生的離子反應為Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．

點評 本題考查了離子檢驗的方法應用，題目難度中等，氫氧化鋁是兩性氫氧化物溶于強堿是解題關鍵，本題難點在于如何根據圖象中的數據判斷鐵離子的存在及根據溶液電中性判斷一定存在硫酸根離子．