Question

某溶液中可能含有H⁺、K⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、SO₄^2-、CO₃^2-等离子．当向该溶液中加入一定物质的量浓度的NaOH溶液时，发现生成沉淀物质的量随NaOH溶液的体积变化如图所示，由此可知
（1）该溶液中肯定含有的阳离子是______，且这些阳离子的物质的量之比为______；肯定不含的阳离子离子是______．
（2）还有一种阳离子可能存在，写出检验这种离子的实验方法及现象：______．

Answer 1

解：（1）根据图象第一段，沉淀不是马上出现，可知一定有氢离子，酸碱中和反应是一切反应的优先反应，生成沉淀在后面溶解一部分，一定有铝离子，根据第三段，和氢氧化钠反应的离子不产生沉淀，证明是铵根离子，根据坐标得生成沉淀用了6体积的氢氧化钠，其中氢氧化铝溶解用了一体积的氢氧化钠，所以形成氢氧化铝用了三体积的氢氧化钠，还有三体积的氢氧化钠一定是被三价铁离子消耗，所以一定含有三价铁离子，一定不含碳酸根离子和镁离子，即原溶液中含有的阳离子是H⁺、NH₄⁺、Fe³⁺、Al³⁺；溶液中电荷守恒判断阴离子只能含有SO₄^2-；根据坐标得生成沉淀用了6体积的氢氧化钠，其中氢氧化铝溶解用了1体积的氢氧化钠，所以形成氢氧化铝用了3体积的氢氧化钠，还有3体积的氢氧化钠一定是被三价铁离子消耗，原溶液中含有的Fe³⁺和Al³⁺的物质的量之比为1：1，中和氢离子用了1体积氢氧化钠，过程中与铵根离子反应有了2体积氢氧化钠，依据图象中 的定量关系计算写出物质的量之比，H⁺、NH₄⁺、Fe³⁺、Al³⁺物质的量之比为1：2：1：1，
故答案为：H⁺、NH₄⁺、Fe³⁺、Al³⁺；1：2：1：1；Mg²⁺；
（2）根据溶液中的离子的存在情况可知道，钾离子不一定存在，利用焰色反应分析判断，焰色反应透过蓝色钻玻璃观察到火焰呈紫色，证明含有无紫色证明无钾离子，
故答案为：焰色反应，透过蓝色钻玻璃观察到火焰呈紫色．
分析：（1）根据图象第一段，沉淀不是马上出现，可知一定有氢离子，酸碱中和反应是一切反应的优先反应，生成沉淀在后面溶解一部分，一定有铝离子，根据第三段，和氢氧化钠反应的离子不产生沉淀，证明是铵根离子，根据坐标得生成沉淀用了6体积的氢氧化钠，其中氢氧化铝溶解用了一体积的氢氧化钠，所以形成氢氧化铝用了三体积的氢氧化钠，还有三体积的氢氧化钠一定是被三价铁离子消耗，所以一定含有三价铁离子，一定不含碳酸根离子和镁离子，即原溶液中含有的阳离子是H⁺、NH₄⁺、Fe³⁺、Al³⁺；依据图象定量关系，结合反应需要的氢氧化钠的量，计算各离子物质的量之比；
（2）综上所述，阳离子钾离子可能含有，依据焰色反应进行判断．
点评：本题是一道有关离子检验的综合知识题目，考查角度很广，难度较大．