Question

23、某化工廠排出的廢水中，陽(yáng)離子可能含有Cu²⁺、Al³⁺、Mg²⁺中的一種或幾種，陰離子可能含有Cl^-、CO₃^2-、OH^-中的一種或幾種，小平同學(xué)對(duì)該廢水進(jìn)行探究．
（1）觀察廢水呈顯無(wú)色、透明、澄清的液體．
（2）取少量廢水于試管中，加入一定量的NaOH溶液，看到有白色沉淀產(chǎn)生．
查閱有關(guān)資料：
材料1：Mg（OH）₂、MgCO₃是既不溶于水也不溶于堿的白色固體
材料2：Al（OH）₃是白色固體，不溶于水、CO₂的水溶液、也不溶于氨水；但Al（OH）₃能溶于NaOH溶液生成NaAlO₂和水．往NaAlO₂溶液中通入CO₂會(huì)產(chǎn)生Al（OH）₃沉淀．
從（1）可得廢水中陽(yáng)離子不可能含有

Cu²⁺

，陰離子不可能含有

CO₃^2-、OH^-

．
并對(duì)（2）的白色沉淀的組成進(jìn)一步的探究．
提出猜想：
猜想1：白色沉淀只有Al（OH）₃  猜想2：

Mg（OH）₂

 猜想3：

Mg（OH）₂和Al（OH）₃

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：
①取少量的白色沉淀于試管中，加入過(guò)量的NaOH溶液，觀察到白色沉淀不溶解，證明了猜想

1

不成立．
②為了驗(yàn)證到底是上述哪種猜想，取①中的上層清液繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)完成下表

操作	現(xiàn)象	結(jié)論
取上層清液于試管中，通入足量CO2	若有白色沉淀	猜想3成立
	若沒(méi)有白色沉淀	猜想3不成立

反思與應(yīng)用：
通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)得到啟示：要除去廢水中的Al³⁺、Mg²⁺，不能用NaOH溶液，但可以往廢水里加入過(guò)量的

氨水

除去，經(jīng)處理后得到的廢水可以用來(lái)灌溉農(nóng)田，補(bǔ)充

氮肥

（填“氮肥、磷肥、鉀肥”）．

Answer 1

分析：根據(jù)廢水的外觀，利用可能存在離子的特性及離子間的變化規(guī)律，推斷出廢水中所含離子的可能性；然后，由廢水中所含離子或物質(zhì)，判斷廢水與所加氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)的情況，對(duì)所得到的白色沉淀進(jìn)行猜想；接下來(lái)根據(jù)所提供的資料信息，利用沉淀與過(guò)量氫氧化鈉溶液混合時(shí)的現(xiàn)象，對(duì)所得白色沉淀的可能性進(jìn)行判斷，并采取通過(guò)二氧化碳的方法對(duì)白色沉淀的可能進(jìn)行檢驗(yàn)；最后應(yīng)用探究所得到的認(rèn)識(shí)，結(jié)合化肥的知識(shí)，總結(jié)除去廢水中的Al³⁺、Mg²⁺較為理想的方法．

解答：解：（1）觀察廢水呈顯無(wú)色、透明、澄清的液體，可判斷廢水中一定不含能使廢水呈藍(lán)色的Cu²⁺；利用CO₃^2-、OH^-能與Al³⁺、Mg²⁺形成沉淀的性質(zhì)，可判斷廢水中不可能含有CO₃^2-、OH^-；
（2）取少量廢水于試管中，加入一定量的NaOH溶液，看到有白色沉淀產(chǎn)生，由于廢水中的Al³⁺、Mg²⁺都可與氫氧化鈉溶液形成Al（OH）₃或Mg（OH）₂沉淀，因此所得白色沉淀有三種可能：全部為Al（OH）₃、全部為Mg（OH）₂、或是的混合物Mg（OH）₂和Al（OH）₃；故猜想2：Mg（OH）₂；猜想3：Mg（OH）₂和Al（OH）₃；
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：
①取少量的白色沉淀于試管中，加入過(guò)量的NaOH溶液，觀察到白色沉淀不溶解，由資料信息可知：Al（OH）₃能溶于NaOH溶液生成NaAlO₂和水，因此可判斷白色沉淀一定不能是Al（OH）₃，故猜想1不成立；
②為檢驗(yàn)白色沉淀是否含有Al（OH）₃，即檢驗(yàn)猜想2還是猜想3成立，再次利用資料2的信息：Al（OH）₃能溶于NaOH溶液生成NaAlO₂和水．往NaAlO₂溶液中通入CO₂會(huì)產(chǎn)生Al（OH）₃沉淀，可采取檢驗(yàn)加入過(guò)量氫氧化鈉溶液后的溶液即①中的上層清液中是否含有NaAlO₂的方法，驗(yàn)證沉淀中是否含有Al（OH）₃；方法可設(shè)計(jì)為：向清液中通入二氧化碳?xì)怏w，若出現(xiàn)沉淀，則清液中含NaAlO₂，則原白色沉淀中含有Al（OH）₃，反之則沒(méi)有；
反思與應(yīng)用：
由于加入的氫氧化鈉具有較強(qiáng)的腐蝕性且與廢水中Al³⁺形成的沉淀在氫氧化鈉溶液過(guò)量時(shí)又能溶解于水中，因此不能用NaOH溶液，利用氨水是一種堿性較弱的堿溶液，并且形成的沉淀也不溶于氨水，因此可以往廢水里加入過(guò)量的中發(fā)生氨水，處理廢水后可得到含有銨根離子的反應(yīng)后溶液，該溶液可用作氮肥灌溉農(nóng)田．
故答案為：
（1）Cu²⁺；CO₃^2-、OH^-；
提出猜想：
猜想2：Mg（OH）₂；
猜想3：Mg（OH）₂和Al（OH）₃；
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：
①1
②

操作	現(xiàn)象	結(jié)論
取上層清液于試管中，通入足量CO2	若有白色沉淀	猜想3成立
	若沒(méi)有白色沉淀	猜想3不成立

反思與應(yīng)用：氨水；氮肥．

點(diǎn)評(píng)：探究類問(wèn)題中的“資料”內(nèi)容對(duì)于問(wèn)題的解決起到關(guān)鍵性或指導(dǎo)性作用，因此，解答探究類問(wèn)題時(shí)，一定要把“資料”中的信息準(zhǔn)確理解．