Question

某溶液中可能含有Fe²⁺ 、Mg²⁺、Cu²⁺、NH₄⁺、Al³⁺。当加入1 种淡黄色固体并加热时，有刺激性气体放出和白色沉淀生成，加入淡黄色固体的物质的量(横坐标)与析出的沉淀和产生气体的物质的量(纵坐标)的关系如图所示。

（1）淡黄色固体是__________________________。

（2）可知溶液中一定没有的离子是             ，理由是                      。

（3）请解释为什么在投入8mol淡黄色固体后，产生气体的量在减少                    。

（4）写出淡黄色固体加入的量为8mol到10mol之间发生的所有离子方程式            。

（5）所含离子的物质的量之比为__________________________。

Answer

（1）Na2O2

（2）Fe2+,Cu2+；只产生白色沉淀，Cu(OH)2是蓝色沉淀，Fe2+被Na2O2氧化为Fe3+，将会产生红褐色沉淀。

（3）8mol之后，NH4+ 被消耗完全，产生的气体只有O2。

（4）2Na2O2+2H2O＝4 Na++4OH-+O2↑，Al(OH)3＋OH－=AlO2－＋2H2O

（5）1:1:3 (顺序可调换)

【解析】

试题分析：（1）淡黄色固体为Na2O2，故答案为：Na2O2；

（2）淡黄色粉末是过氧化钠，加入过氧化钠与水反应，2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，当加入过量的过氧化钠时，生成白色沉淀，Cu(OH)2是蓝色沉淀，Fe2+被Na2O2氧化为Fe3+，将会产生红褐色沉淀。因此无Fe2+, Cu2+，通过图象知，在加入过量的过氧化钠的过程中，沉淀部分溶解，推断一定含有Al3+ 和Mg2+，氢氧化镁不溶于强碱，氢氧化铝是两性氢氧化物，可以溶于强碱，最终的白色沉淀的成分是氢氧化镁。溶液中一定没有的离子是Fe2+, Cu2+，理由是只产生白色沉淀，Cu(OH)2是蓝色沉淀，Fe2+被Na2O2氧化为Fe3+，将会产生红褐色沉淀，故答案为：Fe2+, Cu2+；只产生白色沉淀，Cu(OH)2是蓝色沉淀，Fe2+被Na2O2氧化为Fe3+，将会产生红褐色沉淀；

（3）在投入8mol淡黄色固体后，NH4+ 被消耗完全，产生的气体只有O2，产生气体的量逐渐减少，故答案为：NH4+ 被消耗完全，产生的气体只有O2；

（4）过氧化钠的量为8mol到10mol之间发生时过氧化钠与水反应放出氧气，同时生成氢氧化钠，生成的氢氧化钠溶解氢氧化铝，使得沉淀逐渐减少，反应的离子方程式为2Na2O2+2H2O＝4 Na++4OH-+O2↑，Al(OH)3＋OH－=AlO2－＋2H2O，故答案为：2Na2O2+2H2O＝4 Na++4OH-+O2↑，Al(OH)3＋OH－=AlO2－＋2H2O；

（5）根据a-12mol这一段，所得氢氧化镁的物质的量是2mol，所以含有镁离子其物质的量为2mol，消耗氢氧化钠4mol，即在0-8mol这一段内，共生成沉淀4mol，所以另外2mol是氢氧化铝，即铝离子的物质的量为2mol，12mol过氧化钠放出氧气6mol，根据图像，共生成气体12mol，因此铵离子与氢氧化钠的氢氧根反应生成氨气，生成6mol的氨气，所以含有铵根离子是6mol，Mg2+、Al3+、NH4+的物质的量之比为1:1:3，故答案为：1:1:3。

【考点定位】考查常见阳离子的检验

【名师点晴】本题考查的是常见阳离子的检验，注意各个离子的性质，结合图象的方式考查增加了难度，本题综合性很强，难度较大。根据实验现象判断Fe3+、Cu2+、NH4+是否存在，根据图象判断Mg2+、Al3+是否存在，根据生成沉淀的情况和消耗的过氧化钠的情况来确定各个离子的量的多少以及产生气体的量的多少。