Question

离子推断题：有一未知的无色溶液，可能含有以下离子中的若干种（忽略由水电离产生的H^＋、OH^－）：H^＋、NH₄^＋、K^＋、Mg^2＋、Fe^3＋、Al^3＋，NO₃^－、CO₃^2－、SO₄^2－，现取两份100mL溶液进行如下实验：

①第一份加入足量的BaCl₂溶液后，有白色沉淀产生，经洗涤、干燥后，称量沉淀质量为6.99g；

②第二份逐滴滴加NaOH溶液，测得沉淀的物质的量与NaOH溶液的体积关系如下图所示。

根据上述实验事实，回答以下问题：

⑴该溶液中一定不存在的阳离子有            ；

⑵在实验②中，NaOH溶液滴至b～c段过程中发生的离子反应方程式为          ；NaOH溶液的浓度为            (用含字母c、d的代数式表示）；

⑶确定原溶液一定含有Mg^2＋、Al^3＋、H^＋，其物质的量之比n(Mg^2＋)： n(Al^3＋)：n(H^＋)为         （填数字，下同）；

⑷原溶液中NO₃^－的浓度为c(NO₃^－)，则c(NO₃^－)的取值范围为                 。

Answer

（1）Fe3+ ；（2）NH4+ + OH-= NH3·H2O，10/(d-c) mol·L－1；

（3）1：1：1；（4）c（NO3-）≥0.3 mol·L－1。

【解析】

试题分析：溶液是无色溶液，因此不含有Fe3＋，根据①产生白色沉淀，说明含有SO42－，根据沉淀的质量求出n(SO42－)=0.03mol，②0～a：没有沉淀产生，发生H＋＋OH－=H2O，溶液中含有H＋，c～d：沉淀质量减少，发生Al(OH)3＋OH－=AlO2－＋2H2O，说明原溶液中含有Al3＋，b～c之间沉淀质量不变，说明原溶液中含有NH4＋，沉淀质量最终没有完全消失，说明原溶液中含有Mg2＋，（1）根据上述推断，一定不含的离子是Fe3＋；（2）根据上述分析，此段发生的离子反应是NH4＋＋OH－=NH3·H2O；计算氢氧化钠的浓度，利用cd段的反应，因此c(NaOH)=0.01/[(d－c)×10－3]mol·L－1=10/(d－c)mol·L－1；（3）按照横坐标消耗NaOH的体积，氢氧化钠的浓度相同，因此有n(Mg2＋)： n(Al3＋)：n(H＋)=1：1：1；（4）根据（3），且生成沉淀的物质的量为0.02mol，推出n(Mg2＋)=0.01mol，n(Al3＋)=0.01mol，则n(H＋)=0.01mol，n(NH4＋)=0.03mol，阴阳离子电荷不守恒，阴离子的电荷数小于阳离子，说明含有NO3－，浓度为c(NO3－)=0.03/100×10－3mol·L－1=0.3mol·mol－1，溶液中可能含有K＋，因此c(NO3－) ≥0.3 mol·L－1。

考点：考查离子推断、电荷守恒等知识。