Question

1．有一透明硫酸鹽溶液，已知其中可能含有Fe³⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、Al³⁺、NH₄⁺，加入一種淡黃色粉末狀固體時，加熱有刺激性氣味的混合氣體放出，同時生成白色沉淀．當加入0.4mol淡黃色粉末時，產生氣體0.3mol，繼續(xù)加入淡黃色粉末時，產生無刺激性氣味的氣體，且加入淡黃色粉末時產生白色沉淀的量如圖所示．

根據題意回答下列問題：
（1）淡黃色粉末為過氧化鈉（填名稱）．
（2）溶液中肯定有NH₄⁺、Al³⁺、Mg²⁺離子，肯定沒有Fe³⁺和Cu²⁺離子．
（3）溶液中離子的物質的量之比為2：1：1．
（4）寫出下列方程式：
①淡黃色粉末與水反應的化學方程式：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑．
②沉淀部分減少時的離子方程式：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O．

Answer 1

分析 淡黃色固體加入溶液中，并加熱溶液時，有刺激性氣體放出和白色沉淀生成，則淡黃色固體為Na₂O₂，圖象中加入0.4mol過氧化鈉后，沉淀減小，且沒有完全溶解，則溶液中一定沒有Fe³⁺和Cu²⁺，一定有NH₄⁺、Al³⁺、Mg²⁺，由圖可知氫氧化鎂為0.2mol，氫氧化鋁為0.3mol-0.2mol=0.1mol，根據元素守恒計算Al³⁺、Mg²⁺物質的量，加入0.4mol過氧化鈉之后，產生氣體0.3mol，繼續(xù)加入淡黃色粉末時，產生無刺激性氣味的氣體，說明此時銨根完全反應，所以產生氣體0.3mol即為過氧化鈉與水反應生成的氧氣和銨根生成的氨氣，據此分析解答．

解答 解：淡黃色固體加入溶液中，并加熱溶液時，有刺激性氣體放出和白色沉淀生成，則淡黃色固體為Na₂O₂，圖象中加入0.4mol過氧化鈉后，沉淀減小，且沒有完全溶解，則溶液中一定沒有Fe³⁺和Cu²⁺，一定有NH₄⁺、Al³⁺、Mg²⁺，由圖可知氫氧化鎂為0.2mol，氫氧化鋁為0.3mol-0.2mol=0.1mol，根據元素守恒計算Al³⁺、Mg²⁺物質的量，加入0.4mol過氧化鈉之后，產生氣體0.3mol，繼續(xù)加入淡黃色粉末時，產生無刺激性氣味的氣體，說明此時銨根完全反應，所以產生氣體0.3mol即為過氧化鈉與水反應生成的氧氣和銨根生成的氨氣，
（1）由上述分析可知，淡黃色固體為：Na₂O₂，名稱為過氧化鈉，故答案為：過氧化鈉；
（2）由上述分析可知，溶液中肯定有離子NH₄⁺、Al³⁺、Mg²⁺，肯定沒有Fe³⁺和Cu²⁺離子，
故答案為：NH₄⁺、Al³⁺、Mg²⁺；Fe³⁺和Cu²⁺；
（3）由縱坐標可知：n（Mg²⁺）=n[Mg（OH）₂]=0.2mol，n（Al³⁺）=0.3mol-n[Mg（OH）₂]=0.1mol．
當n（Na₂O₂）=0.4mol時，由2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，可知n（O₂）=0.4mol×$\frac{1}{2}$=0.2mol，所以
n（NH₄⁺）=n（NH₃）=0.3mol-n（O₂）=0.1mol，
故n（Mg²⁺）：n（Al³⁺）：n（NH₄⁺）=0.2mol：0.1mol：0.1mol=2：1：1，
故答案為：n（Mg²⁺）：n（Al³⁺）：n（NH₄⁺）=2：1：1；
（4）①由上述分析可知，淡黃色固體為：Na₂O₂，與水反應的化學方程式為2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，
故答案為：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；
②沉淀部分減少即為氫氧化鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和水，
離子方程式為：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O，故答案為：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O．

點評 本題考查無機離子推斷、化學圖象計算等，綜合性很強，根據圖象結合離子反應判斷含有的離子是關鍵，難度很大，注意開始階段加熱，會導致氨氣逸出．