Question

10．有一透明溶液已知其中可能含有Mg²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、K⁺、Cl^-、HCO₃^-、SO₄^2-．当加入一种淡黄色粉末状固体物质时，有刺激性气味的混和气体放出，同时生成白色沉淀．当加入0.4mol淡黄色粉末时，共收集到0.4mol混和气体，且此时生成的沉淀最多．此后继续加入淡黄色粉末时，沉淀量逐渐减少，至加入0.45mol粉末后，沉淀量由0.25mol减少至0.15mol，再加入粉末后，沉淀就不再减少．由此实验现象及数据判断：
（1）淡黄色粉末的名称为过氧化钠；
（2）溶液中肯定有Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺离子，肯定没有Cu²⁺、Fe²⁺、HCO₃^-离子，可能有K⁺、Cl^-、SO₄^2-离子；
（3）写出下列反应方程式
①淡黄粉末与水反应2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；
②产生刺激性气味气体的离子方程式OH^-+NH₄⁺=NH₃↑+H₂O；
③加入淡黄色粉末的物质的量由0.4mol至0.45mol时，沉淀部分消失，反应的离子方程式为Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）溶液中阳离子的物质量之比为（H⁺及没有确定的离子除外）n（Mg²⁺）：n（Al³⁺）：n（NH₄⁺）=3：2：4．

Answer 1

分析 有一透明溶液已知其中可能含有Mg²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、K⁺、Cl^-、HCO₃^-、SO₄^2-．当加入一种淡黄色粉末状固体物质时，有刺激性气味的混和气体放出，同时生成白色沉淀，说明溶液中一定不含有Cu²⁺、Fe²⁺，推断淡黄色固体粉末为过氧化钠，与水反应生成氢氧化钠和氧气，刺激性气味的混和气体为NH₃和O₂，说明含有NH₄⁺，当加入0.4mol淡黄色粉末时，共收集到0.4mol混和气体，2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，OH^-+NH₄⁺=NH₃•H₂O，生成氧气为0.2mol，生成氨气为0.2mol，所以生成氢氧化钠和铵根反应的为0.2mol，生成沉淀反应的氢氧化钠物质的量为0.6mol，且此时生成的沉淀最多．此后继续加入淡黄色粉末时，沉淀量逐渐减少，至加入0.45mol粉末后，沉淀量由0.25mol减少至0.15mol，证明一定含有Al³⁺，说明溶液中一定不含有HCO₃^-，且Al³⁺物质的量为0.1mol，生成1molAl（OH）₃需要3molNaOH，沉淀量由0.25mol减少至0.15mol，剩余的氢氧化钠为0.3mol，生成沉淀为0.15mol，说明沉淀为二价金属离子形成的沉淀为Mg（OH）₂，溶解1molAl（OH）₃，Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，需要1molNaOH，再加入0.05mol过氧化钠反应生成1mol氢氧化钠，再加入粉末后，沉淀就不再减少．，依据分析判断元溶液中一定含有Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、一定不含有Cu²⁺、Fe²⁺、HCO₃^-，可能含有K⁺、Cl^-、SO₄^2-中的一种或几种，据此分析回答问题．

解答 解：有一透明溶液已知其中可能含有Mg²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、K⁺、Cl^-、HCO₃^-、SO₄^2-．当加入一种淡黄色粉末状固体物质时，有刺激性气味的混和气体放出，同时生成白色沉淀，说明溶液中一定不含有Cu²⁺、Fe²⁺，推断淡黄色固体粉末为过氧化钠，与水反应生成氢氧化钠和氧气，刺激性气味的混和气体为NH₃和O₂，说明含有NH₄⁺，当加入0.4mol淡黄色粉末时，共收集到0.4mol混和气体，2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，OH^-+NH₄⁺=NH₃↑+H₂O，生成氧气为0.2mol，生成氨气为0.2mol，所以和铵根反应的氢氧化钠为0.2mol，生成沉淀反应的氢氧化钠物质的量为0.6mol，且此时生成的沉淀最多．此后继续加入淡黄色粉末时，沉淀量逐渐减少，至加入0.45mol粉末后，沉淀量由0.25mol减少至0.15mol，证明一定含有Al³⁺，说明溶液中一定不含有HCO₃^-，且Al³⁺物质的量为0.1mol，生成1molAl（OH）₃需要3molNaOH，沉淀量由0.25mol减少至0.15mol，剩余的氢氧化钠为0.3mol，生成沉淀为0.15mol，说明沉淀为二价金属离子形成的沉淀为Mg（OH）₂，溶解1molAl（OH）₃，需要1molNaOH，再加入0.05mol过氧化钠反应生成1mol氢氧化钠，再加入粉末后，沉淀就不再减少，依据分析判断原溶液中一定含有Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、一定不含有Cu²⁺、Fe²⁺、HCO₃^-，可能含有K⁺、Cl^-、SO₄^2-中的一种或几种，
（1）淡黄色粉末的名称为过氧化钠，
故答案为：过氧化钠；
（2）依据分析判断原溶液中一定含有Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、一定不含有Cu²⁺、Fe²⁺、HCO₃^-，溶液电中性可知，可能含有K⁺、Cl^-、SO₄^2-中的一种或几种，
故答案为：Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺，Cu²⁺、Fe²⁺、HCO₃^-，K⁺、Cl^-、SO₄^2-；
（3）①淡黄粉末与水反应生成氢氧化钠和氧气，反应的化学方程式为：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，故答案为：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；
②产生刺激性气味气体的离子方程式OH^-+NH₄⁺=NH₃↑+H₂O，故答案为：OH^-+NH₄⁺=NH₃↑+H₂O；
③加入淡黄色粉末的物质的量由0.4mol至0.45mol时，沉淀部分消失是氢氧化铝溶解于氢氧化钠溶液中，反应的离子方程式为：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案为：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）溶液中阳离子的物质量之比为n（Mg²⁺）：n（Al³⁺）：n（NH₄⁺）=0.15mol：0.1mol：0.2mol=3：2：4，
故答案为：3：2：4；

点评 本题考查无机离子推断、反应的定量计算等，综合性很强，根据离子反应、离子性质的特征和定量关系计算判断含有的离子是关键，难度很大，注意开始阶段加热，会导致氨气逸出．