Question

（14分）Ⅰ．某废水中可能含有下列离子中的若干种：Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Cl^-、CO₃^2-、NO₃^-、SO₄^2-、SiO₃^2-。现进行如下实验：

Ⅰ．取少量溶液，加入KSCN溶液，无明显变化

Ⅱ．另取溶液加入少量盐酸，有无色气体生成，该无色气体遇空气变成红棕色

Ⅲ．向Ⅱ中所得溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成

Ⅳ．向Ⅱ中所得溶液中加入过量浓氨水，仅有红褪色沉淀生成，过滤，在所得溶液中加入盐酸至酸性时，再加入氢氧化钠溶液，有蓝色沉淀生成

请回答下列问题：

（1）该废水一定含有的离子是_____________；

（2）实验Ⅱ中加入盐酸生成无色气体的离子方程式是________________；

（3）过滤除去Ⅳ中的蓝色沉淀，调整溶液的pH为10.7左右时，加入铝粉，反应产生氨气和氮气的体积比为1:4，其离子方程式为Al+NO₃^-+OH^-AlO₂^-+NH₃+N₂+H₂O（未配平）。若除去0.2molNO₃^-，消耗铝____________g。

Ⅱ．某混合液中，可能大量含有的离子如下表：

阳离子	H^+、K^+、Al^3+、NH4^+、Mg^2+
阴离子	Cl^-、Br^-、OH^-、CO3^2-、AlO2^-

为探究其成分，某同学将Na₂O₂逐渐加入到上述混合溶液中并微热，产生沉淀和气体的物质的量与加入Na₂O₂的物质的量的关系分别如图所示:

（1）该溶液中一定含有的阳离子是_____________，其对应物质的量浓度之比为____________，溶液中一定不存在的阴离子是____________________。

（2）请写出沉淀减少的离子方程式________________________。

Answer

（14分，每空2分）Ⅰ．（1）Fe2+、Cu2+、NO3-、SO42-

（2）3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O （3）9.6

Ⅱ．（1）H+、Al3+、NH4+、Mg2+ 2：2：2：3 OH-、CO32-、AlO2-

（2）Al（OH）3+OH-═AlO2-+2H2O

【解析】

试题分析：（Ⅰ）取少量溶液，加入KSCN溶液，无明显变化，可知无Fe3+；（Ⅱ）另取溶液加入少量盐酸，有无色气体生成，该无色气体遇空气变成红棕色，可知生成的气体为NO，说明在酸性条件下NO3-氧化了溶液里的Fe2+，得溶液里存在Fe2+和NO3-，同时排除CO32-和SiO32-，因这二种离子与Fe2+不共存；（Ⅲ）向Ⅱ中所得溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成，可知溶液里有SO42-；（Ⅳ）向Ⅱ中所得溶液中加入过量浓氨水，仅有红褪色沉淀生成，过滤，在所得溶液中加入盐酸至酸性时，再加入氢氧化钠溶液，有蓝色沉淀生成，可知原溶液里有Cu2+；（1）该废水一定含有的离子是Fe2+、Cu2+、NO3-、SO42-；（2）酸性条件下NO3-氧化了溶液里的Fe2+的离子方程式是3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O；（3）除去0.2molNO3-，反应产生氨气和氮气的体积比为1:4，其中生成的n（NH3）=0.2/9mol、n（N2）=0.8/9mol；共转移电子数为n（NH3）×8+n（N2）×5×2=0.2/9mol×8+0.8/9mol×5×2=9.6/9mol，消耗铝的质量为9.6/9mol÷3×27g/mol=9.6g。

Ⅱ．（1）根据图象中沉淀先增加后部分溶解可知：溶液中一定含有：Mg2+和Al3+，所以一定不含CO32-、AlO2-，并且含有镁离子的物质的量为3mol，氢氧化铝和氢氧化镁沉淀一共是5mol，根据元素守恒，所以含有铝离子的物质的量2mol；加入8mol过氧化钠会生成4mol氧气，而图象中生成了6mol气体，说明生成的气体除了过氧化钠和溶液反应生成的氧气之外，还一定有2mol其他气体生成，而只能是氨气，所以一定含有2mol铵根离子，所以一定不含有氢氧根离子；图象中加入过氧化钠的物质的量在0～amol之间时，没有沉淀生成，所以溶液中含有H+，由于加入8mol过氧化钠时生成的沉淀达到最大量5mol，8mol过氧化钠会生成16mol氢氧化钠，而生成2mol氢氧化铝、3mol氢氧化镁、2mol氨气消耗的氢氧化钠为：2mol×3+3mol×2+2mol=14mol，所以有2mol氢氧化钠与氢离子反应，氢离子的物质的量为2mol；并且物质的量为2mol，溶液中一定还含有阴离子，可能为氯离子或溴离子，钾离子不能确定是否存在，根据电荷守恒：所以n（H+）+3n（Al3+）+n（NH4+）+2n（Mg2+）≤2n（SO42-），所以氯离子物质的量≥16mol，即：

离子种类

H+

Al3+

NH4+

Mg2+

Br-或Cl-

物质的量（mol）

2

2

2

3

≥16

所以溶液中一定存在的阳离子为：H+、Al3+、NH4+、Mg2+；含有的阳离子的物质的量之比为：n（H+）：n（Al3+）：n（NH4+）：n（Mg2+）=2：2：2：3；溶液中一定不存在的阴离子为：OH-、CO32-、AlO2-，

故答案为：H+、Al3+、NH4+、Mg2+；2：2：2：3；OH-、CO32-、AlO2-；

（2）生成的沉淀为氢氧化镁和氢氧化铝，其中氢氧化铝能够与氢氧化钠溶液反应，反应的离子方程式为：Al（OH）3+OH-═AlO2-+2H2O。

考点：本题考查了常见的离子检验方法、离子方程式的书写，题目难度中等，注意掌握常见的离子检验方法，能够根据描述的反应现象判断存在的离子，注意掌握氢氧化铝的两性及反应的方程式。