Question

【题目】某无色济液中，只可能含有以下离子中的若干种：NH4+、K+、Mg2+、Cu2+、Al3+、NO3-、CO32-、SO42-,，现取三份100mL溶液进行如下实验：

①第一份加足量AgNO3溶液后，有白色沉淀产生。

②第二份加足量BaCl2溶液后，有白色沉淀产生，经洗涤、干燥后，沉淀质量为6.99g

③第三份逐滴滴加NaOH溶液，测得沉淀与NaOH溶液的体积关系如图。根据上述实验，试回答下列问题：

（1）该溶液中一定不存在的阴离子有_______。

（2）实验③中NaOH溶液滴至35mL后发生的离子方程式为_______________________________。

（3）原得液确定含Mg2+、Al3+、NH4+，且n(Mg2+)∶n(Al3+)∶n(NH4+)=___________。

（4）实验所加的NaOH溶液的浓度为________。

（5）溶液中存在一种不能确定的阳离子，请设计实验方案加以检验_________________________。

（6）原溶液中NO3-的浓度为c(NO3-)则c(NO3-)的最小浓度为_________。

Answer 1

【答案】 CO32- Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O 1∶1∶2 2 mol/L 用洁净的铂丝蘸取少量无色溶液，置于火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃，若观察到紫色火焰，则证明存在K+，反之则无 0.1mol/L

【解析】溶液为无色，则溶液中不含Cu2+，由③中沉淀量先增大后减小且不为0可得溶液中含Al3+、Mg2+，所以溶液中不含有CO32-，而加入NaOH就有沉淀生成，所以溶液中不含H+，沉淀量在中间段不变，说明溶液中含有NH4+，且n(Mg(OH)2)=0.01mol，而发生反应的计量数的关系：Mg2+--2NaOH、Al3+--3NaOH、NH4+--NaOH、Al(OH)3-NaOH，溶解Al(OH)3消耗NaOH 的体积为5mL，所以Al3+转化为Al(OH)3消耗NaOH 的体积为15mL，所以产生沉淀阶段与Mg2+反应生成Mg(OH)2消耗NaOH 的体积为25-15=10mL，所以c(NaOH)=2×0.01/(10×10-3)=2mol/L，根据消耗NaOH 的量可得n(Mg2+):n(Al3+):n(NH4+)=1:1:2；由②得产生的白色沉淀为BaSO4，物质的量为6.99/233=0.03mol，即n(SO42-)=0.03mol；溶液中2n(Mg2+)+3 n(Al3+)+n(NH4+)>2n(SO42-)，所以溶液中还一定存在NO3-，不一定存在K+；据以上分析解答。

溶液为无色，则溶液中不含Cu2+，由③中沉淀量先增大后减小且不为0可得溶液中含Al3+、Mg2+，所以溶液中不含有CO32-，而加入NaOH就有沉淀生成，所以溶液中不含H+，沉淀量在中间段不变，说明溶液中含有NH4+，且n(Mg(OH)2)=0.01mol，而发生反应的计量数的关系：Mg2+--2NaOH、Al3+--3NaOH、NH4+--NaOH、Al(OH)3-NaOH，溶解Al(OH)3消耗NaOH 的体积为5mL，所以Al3+转化为Al(OH)3消耗NaOH 的体积为15mL，所以产生沉淀阶段与Mg2+反应生成Mg(OH)2消耗NaOH 的体积为25-15=10mL，所以c(NaOH)=2×0.01/(10×10-3)=2mol/L，根据消耗NaOH 的量可得n(Mg2+):n(Al3+):n(NH4+)=1:1:2；由②得产生的白色沉淀为BaSO4，物质的量为6.99/233=0.03mol，即n(SO42-)=0.03mol；溶液中2n(Mg2+)+3 n(Al3+)+n(NH4+)>2 n(SO42-)，所以溶液中还一定存在NO3-，不一定存在K+。

（1）由上述分析可知：原溶液一定不存在阴离子CO32-；正确答案：CO32-。

（2）实验③中NaOH溶液滴至35mL后，氢氧化铝与过量的强碱反应生成偏铝酸钠，离子方程式为：Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O；正确答案：Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O。

（3）根据以上分析可知：原溶液确定含Mg2+、Al3+、NH4+，且n(Mg2+):n(Al3+):n(NH4+)=1:1:2；正确答案：1∶1∶2。

（4）根据上述分析可知，实验所加的NaOH溶液的浓度为2mol/L；正确答案：2 mol/L。

（5）根据上述分析可知，该溶液中一定含有Mg2+、Al3+、NH4+，不能确定是否含有钾离子，因此用洁净的铂丝蘸取少量无色溶液，置于火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃，若观察到紫色火焰，则证明存在K+，反之则无；正确答案：用洁净的铂丝蘸取少量无色溶液，置于火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃，若观察到紫色火焰，则证明存在K+，反之则无。

（6）根据以上分析可知，该溶液中含有Mg2+、Al3+、NH4+、SO42-，且n(Mg2+):n(Al3+):n(NH4+)：n(SO42-)=1:1:2：3，根据电荷守恒规律：0.01×2+0.01×3+0.02×1=0.03×2+ n(NO3-)×1, n(NO3-)=0.01mol, c(NO3-)=0.01/0.1=0.1mol/L；正确答案：0.1mol/L。