Question

17．某無(wú)色溶液中可能含有H⁺，NH₄⁺，Mg²⁺，F(xiàn)e³⁺，Al³⁺，SO₄^2-，HCO₃^-等離子，當(dāng)向溶液中加入一定濃度NaOH溶液，生成沉淀物質(zhì)的量隨加入NaOH溶液體積關(guān)系如圖所示．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）ab段生成沉淀的化學(xué)方程式：Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓、Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓；
（2）cd段沉淀減少的反應(yīng)方程式：Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O；
（3）簡(jiǎn)述bc段沉淀物質(zhì)的量不變的原因：加入的NaOH與原溶液中NH₄⁺反應(yīng)生成NH₃•H₂O；
（4）原溶液中一定含有的離子的物質(zhì)的量之比為n（H⁺）：n（Al³⁺）：n（NH₄⁺）：n（SO₄^2-）：n（Mg²⁺）=2：2：4：9：3．

Answer 1

分析 加入NaOH溶液后，在0-a段沒(méi)有生成沉淀，說(shuō)明溶液中一定存在H⁺或HCO₃^-離子，由于后面有沉淀生成及部分沉淀溶解可知，溶液中一定存在Al³⁺，由于HCO₃^-和Al³⁺會(huì)發(fā)生雙水解而不能共存，則只能存在H⁺；a-b段生成沉淀消耗了6a體積氫氧化鈉，溶液中可能存在Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺，根據(jù)c-d段部分沉淀溶解，可知一定存在鋁離子，根據(jù)圖象Al（OH）₃的物質(zhì)的量與剩余的沉淀的物質(zhì)的量相等，由OH^-～AlO₂^-可知消耗溶解氫氧化鋁消耗了a體積氫氧化鈉，所以生成氫氧化鋁沉淀消耗了3a體積氫氧化鈉，另一種離子生成的沉淀的量也消耗3a體積氫氧化鈉，另一種離子為Mg²⁺，無(wú)色溶液中一定不含鐵離子，b-c段沉淀的物質(zhì)的量不變，說(shuō)明氫氧根離子與銨離子發(fā)生了反應(yīng)，即溶液中一定存在NH₄⁺．

解答 解：加入NaOH溶液后，在0-a段沒(méi)有生成沉淀，說(shuō)明溶液中一定存在H⁺或HCO₃^-離子，由于后面有沉淀生成及部分沉淀溶解可知，溶液中一定存在Al³⁺，由于HCO₃^-和Al³⁺會(huì)發(fā)生雙水解而不能共存，則只能存在H⁺；a-b段生成沉淀消耗了6a體積氫氧化鈉，溶液中可能存在Mg²⁺、Al³⁺，
根據(jù)c-d段部分沉淀溶解，可知一定存在鋁離子，根據(jù)圖象Al（OH）₃的物質(zhì)的量與剩余的沉淀的物質(zhì)的量相等，由OH^-～AlO₂^-可知消耗溶解氫氧化鋁消耗了a體積氫氧化鈉，所以生成氫氧化鋁沉淀消耗了3a體積氫氧化鈉，另一種離子生成的沉淀的量也消耗3a體積氫氧化鈉，另一種離子為Mg²⁺；
b-c段沉淀的物質(zhì)的量不變，說(shuō)明氫氧根離子與銨離子發(fā)生了反應(yīng)，即溶液中一定存在NH₄⁺．所以溶液中一定含有n（H⁺）、n（Al³⁺）、n（NH₄⁺），n（SO₄^2-）．
（1）ab段生成沉淀是的離子方程式為：Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓、Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓；故答案為：Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓、Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓；
（2）根據(jù)c-d段部分沉淀溶解，可知一定存在鋁離子，是氫氧化鋁溶于氫氧化鈉中的一段，發(fā)生的反應(yīng)為：Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，
故答案為：Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O；
（3）b-c段沉淀的物質(zhì)的量不變，說(shuō)明氫氧根離子與銨離子發(fā)生了反應(yīng)，即溶液中一定存在NH₄⁺，故答案為：加入的NaOH與原溶液中NH₄⁺反應(yīng)生成NH₃•H₂O；
（4）原溶液中含有的陽(yáng)離子是H⁺、NH₄⁺、Al³⁺，一定不存在鎂離子，根據(jù)消耗的氫氧化鈉的物質(zhì)的量可以認(rèn)為n（H⁺）=a，n（Al³⁺）=a，n（Mg²⁺）=1.5a，
n（NH₄⁺）=2a，根據(jù)電荷守恒，n（SO₄^2-）=4.5a，n（H⁺）：n（Al³⁺）：n（NH₄⁺）：n（SO₄^2-）：n（Mg²⁺）=2：2：4：9：3，
故答案為：n（H⁺）：n（Al³⁺）：n（NH₄⁺）：n（SO₄^2-）：n（Mg²⁺）=2：2：4：9：3．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了離子檢驗(yàn)的方法應(yīng)用，題目難度中等，氫氧化鋁是兩性氫氧化物溶于強(qiáng)堿是解題關(guān)鍵，本題難點(diǎn)在于如何根據(jù)圖象中的數(shù)據(jù)判斷鐵離子的存在及根據(jù)溶液電中性判斷一定存在硫酸根離子．