Question

【题目】有一未知的无色溶液，可能含有以下离子中的若干种（忽略由水电离产生的H+、OH-）：H+、NH4+、K＋、Mg2＋、Al3+、Fe3+、Cu2＋、NO3－、CO32－、SO42－）：现取两份100mL溶液进行如下实验：

①第一份加入足量的BaCl2溶液后，有白色沉淀产生，经洗涤、干燥后，称量沉淀质量为4.66g；

②第二份逐滴滴加NaOH溶液，测得沉淀的物质的量与NaOH溶液的体积关系如图所示。

根据上述实验事实，回答以下问题：

（1）该溶液中一定不存在的阳离子有_____和______。

（2）在实验②中，NaOH溶液滴至b～c段过程中发生的离子反应方程式为___________；NaOH溶液的浓度为_____（用字母c、d表示）；

（3）原溶液确定含有Mg2＋、Al3+、H+，其物质的量之比n（Mg2＋）：n（Al3＋）：n（H+）为_____；

（4）原溶液中NO3-的浓度为c（NO3－），则c（NO3－）的取值范围______________。

Answer 1

【答案】 Fe3+ Cu2＋ NH4＋＋OH－＝NH3·H2O 10/（d-c）mol·L－1 1:1:1 c（NO3—）≥0.5 mol·L－1

【解析】溶液是无色溶液，因此不含有Fe3＋、Cu2＋，根据图像可知0～a：没有沉淀产生，发生H＋＋OH－=H2O，溶液中含有H＋，不存在CO32－。c～d：沉淀质量减少，发生Al(OH)3＋OH－=AlO2－＋2H2O，说明原溶液中含有Al3＋，b～c之间沉淀质量不变，说明原溶液中含有NH4＋，沉淀质量最终没有完全消失，说明原溶液中含有Mg2＋。根据①中产生白色沉淀，说明含有SO42－，据此判断。

溶液是无色溶液，因此不含有Fe3＋、Cu2＋，根据图像可知0～a：没有沉淀产生，发生H＋＋OH－=H2O，溶液中含有H＋，不存在CO32－。c～d：沉淀质量减少，发生Al(OH)3＋OH－=AlO2－＋2H2O，说明原溶液中含有Al3＋，b～c之间沉淀质量不变，说明原溶液中含有NH4＋，沉淀质量最终没有完全消失，说明原溶液中含有Mg2＋。根据图像可知氢氧化镁是0.01mol，则氢氧化铝是0.02mol－0.01mol＝0.01mol。根据①中产生白色沉淀，说明含有SO42－，根据硫原子守恒可知n(SO42－)=4.66g÷233g/mol=0.02mol，根据电荷守恒可知一定存在硝酸根离子，钾离子不能确定。

（1）根据以上分析可知该溶液中一定不存在的阳离子有Fe3＋、Cu2＋。

（2）在实验②中，NaOH溶液滴至b～c段过程中发生的离子反应方程式为NH4＋＋OH－＝NH3·H2O；溶解氢氧化铝消耗氢氧化钠溶液的体积是(d-c)mL，根据Al(OH)3＋OH－=AlO2－＋2H2O可知消耗氢氧化钠是0.01mol，因此NaOH溶液的浓度为10/（d-c）mol·L－1；

（3）根据图像可知中和离子消耗氢氧化钠溶液的体积与溶解氢氧化铝消耗氢氧化钠溶液的体积相等，所以氢离子的物质的量与氢氧化铝的物质的量相等，则根据原子守恒可知原溶液中n（Mg2＋）：n（Al3＋）：n（H+）＝1:1:1；

（4）n(Mg2＋)=0.01mol，n(Al3＋)=0.01mol，n(H＋)=0.01mol，根据图像中铵根离子消耗氢氧化钠溶液的体积可知n(NH4＋)=0.03mol，n(SO42－)=4.66g÷233g/mol=0.02mol，阴阳离子电荷不守恒，阴离子的电荷数小于阳离子，说明含有NO3－，浓度为c(NO3－)=0.5mol·mol－1，溶液中可能含有K＋，因此c(NO3－)≥0.5 mol·L－1。