Question

18．某溶液中，可能含有下表所列离子中的某几种：

阳离子	Al3+、Mg2+、NH4+、Na+
阴离子	CO32-、SiO32-、[Al（OH）4]-、Cl-

取少量该溶液，向其中加入某试剂X，产生沉淀的物质的量（n）与加入试剂X的体积（V）关系如图所示：
（1）若X是NaOH溶液，原溶液中一定含有的阴离子有Cl^-；BC段反应的离子方程式为Al（OH）₃+OH^-=[Al（OH）₄]^-或Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^?+H₂O．
（2）若X是盐酸，则原溶液中一定含有的金属阳离子是Na⁺；AB段发生反应的总离子方程式为CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑；OA段生成沉淀的物质的量之比为11：2．

Answer 1

分析 （1）若X是氢氧化钠，向溶液中加氢氧化钠溶液，先生成沉淀，当AB段时，沉淀的量不变化，氢氧化钠和铵根离子反应生成氨气；当BC段时沉淀的质量减少，部分沉淀和氢氧化钠反应，部分沉淀不反应，说明溶液中有Al³⁺、Mg²⁺，则溶液中不含CO₃^2-、SiO₃^2-、[Al（OH）₄]^-，所以溶液中含有的阴离子是Cl^-；
（2）如果X是盐酸，向溶液中加盐酸，先生成沉淀，则溶液中可能含SiO₃^2-、AlO₂^-或两者中的一种，即生成的沉淀为H₂SiO₃、Al（OH）₃或两者中的一种，则溶液中不含Al³⁺、Mg²⁺；当AB段时，沉淀的量不变化，发生的是盐酸和碳酸根离子反应生成气体；当BC段时沉淀的质量减少，即部分沉淀和盐酸反应，部分沉淀和盐酸不反应，说明生成的沉淀既有H₂SiO₃又有Al（OH）₃，原溶液中有SiO₃^2-、[Al（OH）₄]^-，弱酸根离子和铵根离子能双水解，所以溶液中不含NH₄⁺，含有的阳离子是Na⁺，
根据以上分析进行解答．

解答 解：（1）若X是NaOH，向溶液中加氢氧化钠溶液，先生成沉淀，当AB段时，沉淀的量不变化，氢氧化钠和铵根离子反应生成氨气；当BC段时沉淀的质量减少，部分沉淀和氢氧化钠反应，部分沉淀不反应，说明溶液中有Al³⁺、Mg²⁺，则溶液中不含CO₃^2-、SiO₃^2-、[Al（OH）₄]^-，所以溶液中含有的阴离子是Cl^-；
BC段氢氧化铝溶解，反应的离子方程式为：Al（OH）₃+OH^-=[Al（OH）₄]^-或Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^?+H₂O，
故答案为：Cl^-；Al（OH）₃+OH^-=[Al（OH）₄]^-或Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^?+H₂O；
（2）如果X是盐酸，向溶液中加盐酸，先生成沉淀，则溶液中可能含SiO₃^2-、AlO₂^-或两者中的一种，即生成的沉淀为H₂SiO₃、Al（OH）₃或两者中的一种，则溶液中不含Al³⁺、Mg²⁺；当AB段时，沉淀的量不变化，发生的是盐酸和碳酸根离子反应生成气体；当BC段时沉淀的质量减少，即部分沉淀和盐酸反应，部分沉淀和盐酸不反应，说明生成的沉淀既有H₂SiO₃又有Al（OH）₃，原溶液中有SiO₃^2-、[Al（OH）₄]^-，弱酸根离子和铵根离子能双水解，所以溶液中不含NH₄⁺，含有的阳离子是Na⁺；
AB段碳酸根离子与氢离子反应生成二氧化碳气体，发生反应的总离子方程式为：CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑；
根据图象可知，生成硅酸、氢氧化铝沉淀消耗HCl的物质的量与溶解氢氧化铝消耗HCl的物质的量之比为4：1，设溶解氢氧化铝消耗盐酸的物质的量为1mol，则氢氧化铝的物质的量为$\frac{1mol}{3}$，生成氢氧化铝沉淀消耗HCl的物质的量为：$\frac{1mol}{3}$，则生成硅酸沉淀消耗HCl的物质的量为：4mol-$\frac{1mol}{3}$=$\frac{11}{3}$，所以生成硅酸的物质的量为：$\frac{\frac{11}{3}mol}{2}$=$\frac{11}{6}$mol，故OA段生成沉淀的物质的量之比为n（H₂SiO₃）：n[Al（OH）₃]=$\frac{11}{6}$mol：$\frac{1mol}{3}$=11：2，
故答案为：Na⁺；CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑； n（H₂SiO₃）：n[Al（OH）₃]=11：2．

点评 本题考查了混合物反应的计算、离子的检验方法，题目难度中等，明确发生反应原理为解答关键，注意正确分析图象曲线变化，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．