Question

16．某溶液中可能含有H⁺、Na⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、SO₄^2-等离子，已知①该溶液的焰色反应没有黄色；②当向该溶液中加入某浓度的NaOH溶液时，发现生成沉淀的物质的量随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离子有H⁺、NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-；
（2）各离子的物质的量之比为n（H⁺）：n（NH₄⁺）：n（Al³⁺）：n（SO₄^2-）=2：3：1：4；
（3）肯定不含的阳离子有Na⁺、Mg²⁺、Fe³⁺；
（4）沉淀溶解时发生反应的离子方程式为Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O．

Answer 1

分析 ①该溶液的焰色反应没有黄色，则没有Na⁺；
②加入NaOH溶液后，在0-0.2段没有生成沉淀，说明溶液中一定存在H⁺，由于后面有沉淀生成及沉淀全部溶解可知，溶液中一定存在Al³⁺，不存在Mg²⁺、Fe³⁺，
0.2-0.5段生成沉淀消耗了0.3mol氢氧化钠，则Al³⁺的物质的量为0.1mol，
0.5-0.8段沉淀的质量不变，应为NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O的反应，则含有NH₄⁺为0.2mol；
由电荷守恒可知一定含有SO₄^2-，根据电荷守恒计算硫酸根离子的物质的量，据此分析．

解答 解：①该溶液的焰色反应没有黄色，则没有Na⁺；
②加入NaOH溶液后，在0-0.2段没有生成沉淀，说明溶液中一定存在H⁺，由于后面有沉淀生成及沉淀全部溶解可知，溶液中一定存在Al³⁺，不存在Mg²⁺、Fe³⁺，
0.2-0.5段生成沉淀消耗了0.3mol氢氧化钠，则Al³⁺的物质的量为0.1mol，
0.5-0.8段沉淀的质量不变，应为NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O的反应，则含有NH₄⁺为0.2mol；
由电荷守恒可知一定含有SO₄^2-，
（1）该溶液中肯定含有的离子有H⁺、NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-；故答案为：H⁺、NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-；
（2）开始加入0.2 mol NaOH时，溶液无沉淀产生，说明溶液中有H⁺，且其物质的量为0.2 mol；因为最终沉淀完全溶解，所以溶液中无Mg²⁺、Fe³⁺，且产生沉淀和沉淀溶解所需的NaOH的物质的量为3：1，所以溶液中有Al³⁺且其物质的量为0.1 mol；当加入5～8 mol NaOH时，发生的反应为NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O，所以溶液中NH₄⁺为0.3 mol，而阴离子SO₄^2-一定含有，根据电荷守恒可知：SO₄^2-的物质的量为0.4mol，则H⁺、NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-的物质的量之比为0.2mol：0.3mol：0.1mol：0.4mol=2：3：1：4；
故答案为：n（H⁺）：n（NH₄⁺）：n（Al³⁺）：n（SO₄^2-）=2：3：1：4；
（3）由分析可知一定不含有Na⁺、Mg²⁺、Fe³⁺，故答案为：Na⁺、Mg²⁺、Fe³⁺；
（4）氢氧化铝沉淀与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水，发生的离子反应为Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案为：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．

点评 本题考查了离子检验的方法应用，题目难度中等，氢氧化铝是两性氢氧化物溶于强碱是解题关键，本题难点在于如何根据图象中的数据判断铁离子的存在及根据溶液电中性判断一定存在硫酸根离子．