Question

7．某工業(yè)廢水僅含下表中的某些離子，且各種離子的物質的量濃度相等，均為0.1mol/L （此數(shù)值忽略水的電離及離子的水解）

陽離子	K+ 　Ag+ 　Mg2+ 　Cu2+ 　Al3+ 　NH4+
陰離子	Cl- 　CO32-　NO3 - 　SO42-　I-

甲同學欲探究廢水的組成，進行了如下實驗：
Ⅰ．取該無色溶液5mL，滴加一滴氨水有沉淀生成，且離子種類增加．
Ⅱ．用鉑絲蘸取溶液，在火焰上灼燒，透過藍色鈷玻璃觀察，無紫色火焰．
Ⅲ．另取溶液加入過量鹽酸，有無色氣體生成，該無色氣體遇空氣變成紅棕色．
Ⅳ．向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl₂ 溶液，有白色沉淀生成．
請推斷：
（1）由Ⅰ、Ⅱ判斷，溶液中一定不含有的陽離子是K⁺、NH₄⁺、Cu²⁺．
（2）Ⅲ中加入鹽酸生成無色氣體的離子方程式是6I^-+2NO₃^-+8H⁺═3I₂+2NO↑+4H₂O．
（3）甲同學最終確定原溶液中所含陽離子有Mg²⁺、Al³⁺，陰離子有Cl^-、I^-、NO₃^-、SO₄^2-；并據(jù)此推測原溶液應該呈酸性，原因是Mg²⁺+2H₂O?Mg（OH）₂+2H⁺、Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺（用離子方程式說明）．
（4）另取100mL原溶液，加入足量的NaOH溶液，此過程中涉及的離子方程式為Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓、Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O．充分反應后過濾，洗滌，灼燒沉淀至恒重，得到的固體質量為0.4g．

Answer 1

分析 Ⅰ．取該無色溶液5mL，說明一定不含有Cu²⁺，滴加一滴氨水有沉淀生成，且離子種類增加，說明增加的是NH₄⁺，所以原溶液中一定不含NH₄⁺，可能含有Mg²⁺、Al³⁺，不含NH₄⁺，CO₃^2-；
Ⅱ．用鉑絲蘸取少量溶液，在火焰上灼燒，無紫色火焰（透過藍色鈷玻璃觀察），說明沒有K⁺；
Ⅲ．另取溶液加入少量鹽酸，有無色氣體生成，該無色氣體遇空氣變成紅棕色，此時溶液依然澄清，說明有還原性離子 I^-與NO₃^-和H⁺反應生成NO，即溶液中有I^-、NO₃^-；，判斷一定不含有Ag⁺；
Ⅳ．向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，說明有SO₄^2-，根據(jù)以上判斷分析．

解答 解：Ⅰ．取該無色溶液5mL，說明一定不含有Cu²⁺，滴加一滴氨水有沉淀生成，且離子種類增加，說明增加的是NH₄⁺，所以原溶液中一定不含NH₄⁺，可能含有Mg²⁺、Al³⁺，不含NH₄⁺，CO₃^2-；
Ⅱ．用鉑絲蘸取少量溶液，在火焰上灼燒，無紫色火焰（透過藍色鈷玻璃觀察），說明沒有K⁺；
Ⅲ．另取溶液加入少量鹽酸，有無色氣體生成，該無色氣體遇空氣變成紅棕色，此時溶液依然澄清，說明有還原性離子 I^-與NO₃^-和H⁺反應生成NO，即溶液中有I^-、NO₃^-；，判斷一定不含有Ag⁺；
Ⅳ．向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，說明有SO₄^2-；
（1）由Ⅰ、Ⅱ判斷，溶液中一定不含有的陽離子是K⁺、NH₄⁺、Cu²⁺；
故答案為：K⁺、NH₄⁺、Cu²⁺；
（2）Ⅲ中加入少量鹽酸生成無色氣體，是I^-與NO₃^-和H⁺反應生成NO，其離子方程式：6I^-+2NO₃^-+8H⁺═3I₂+2NO↑+4H₂O；
故答案為：6I^-+2NO₃^-+8H⁺═3I₂+2NO↑+4H₂O；
（3）由上述分析可知一定含有的陰離子I^-、NO₃^-，SO₄^2-，且各為0.1mol/L，依據(jù)電荷守恒可知，推斷出的陽離子含有Mg²⁺、Al³⁺，其濃度為0.1mol/L，由電荷守恒可知溶液中還有一種-1價的陰離子為Cl^-，所以甲同學最終確定原溶液中所含陽離子是：Mg²⁺、Al³⁺；陰離子是：Cl^-、I^-、NO₃^-、SO₄^2-，溶液中鎂離子和鋁離子水解溶液呈酸性，反應的離子方程式為：Mg²⁺+2H₂O?Mg（OH）₂+2H⁺、Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺；
故答案為：Mg²⁺、Al³⁺；Cl^-、I^-、NO₃^-、SO₄^2-；酸；Mg²⁺+2H₂O?Mg（OH）₂+2H⁺、Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺；
（4）另取100mL原溶液，加入足量的NaOH溶液，Mg²⁺、Al³⁺ 反應生成Mg（OH）₂，NaAlO₂，涉及的離子方程式為Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓、Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O；充分反應后過濾，洗滌，灼燒沉淀至恒重，根據(jù)元素守恒：n（MgO）=n（Mg²⁺）=cV=0.1mol/L×0.1L=0.01mol；m（MgO）=0.01mol×40g/mol=0.4g；
故答案為：Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓、Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O；0.4．

點評 本題考查物質的檢驗、鑒別以及方程式的有關計算，題目難度中等，解答本題的關鍵是把握有關反應的化學方程式的書寫．