Question

某无色稀溶液X中，可能含有如表所列离子中的某几种。

阴离子	CO、SiO、AlO、Cl^－
阳离子	Al^3^＋、Fe^3^＋、Mg^2^＋、NH、Na^＋

取该溶液适量，向其中加入某试剂Y，产生沉淀的物质的量(n)与加入试剂体积(V)的关系如图所示。

（1）若Y是盐酸，则溶液中含有的阳离子是______ ，ab段发生反应的总离子方程式为____________, Oa段上表中参加反应的离子的物质的量之比为________________________。

[要标明离子符号，如n（Fe³⁺）]．

（2）若Y是NaOH溶液，则X中一定含有上表中的离子是________________________，它们的离子个数比为______________________________，[按阳离子在前，阴离子在后，高价在前，低价在后的顺序排列]．ab段反应的离子方程式为______________________________， bc段反应的离子方程式为____________________________________。

Answer

Na+ 2H＋＋CO32—=H2O＋CO2↑ n(AlO2—)∶n(SiO32—)＝2∶11 Al3＋、Mg2＋、NH4＋、Cl－ 2:1：4:12 NH4＋＋OH－=NH3·H2O Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O

【解析】试题分析：溶液无色说明溶液中不含Fe3＋；
（1）如果Y是盐酸，向溶液中加盐酸，先生成沉淀，当a-b段时，沉淀的量不变化，盐酸和碳酸根离子反应生成气体说明溶液中含有CO32—，则溶液中不含镁离子、铝离子；当b-c段时沉淀的质量减少，部分沉淀和盐酸反应，部分沉淀和盐酸不反应，说明溶液中有硅酸根离子和偏铝酸根离子，弱酸根离子和铵根离子能双水解，所以溶液中含有的阳离子是钠离子；
（2）若Y是氢氧化钠，向溶液中加氢氧化钠溶液，先生成沉淀，当a-b段时，沉淀的量不变化，则a-b段的反应是氢氧化钠和铵根离子反应生成气体； b-c段时沉淀的质量减少，部分沉淀和氢氧化钠反应，部分沉淀不反应，说明溶液中一定有铝离子和镁离子，则溶液中不含硅酸根离子、碳酸根离子和偏铝酸根离子，所以溶液中含有的阴离子是氯离子．

解析：根据以上分析，溶液中含有的阳离子是钠离子，ab段发生反应是碳酸根离子和氢离子反应生成二氧化碳和水，离子方程式为：CO32-+2H+=H2O+CO2↑；根据图象知，氢氧化铝和盐酸反应需要1v盐酸，偏铝酸根离子和硅酸根离子和盐酸反应需要4V盐酸，有关反应方程式为：AlO2-+H++H2O=Al（OH）3↓、SiO32-+2H+=H2SiO3 ↓、Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O，根据方程式知，与AlO2-生成Al（OH）3 需要盐酸的体积为 ，SiO32-生成H2SiO3需要盐酸的体积是 ，AlO2-、SiO32-生成沉淀需要的盐酸体积比是1:11，n(AlO2—)∶n(SiO32—)＝2∶11；

（2）Y是氢氧化钠，向溶液中加氢氧化钠溶液，先生成沉淀，当a-b段时，沉淀的量不变化，则a-b段的反应是氢氧化钠和铵根离子反应生成气体；当b-c段时沉淀的质量减少，所以b-c段是氢氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水，反应离子方程式为Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O，部分沉淀不反应，说明溶液中一定有铝离子和镁离子，则溶液中不含硅酸根离子、碳酸根离子和偏铝酸根离子，根据电荷守恒，溶液中含有的阴离子是氯离子；o-a段的反应是铝离子和镁离子与氢氧化钠反应生成氢氧化铝和氢氧化镁沉淀。铵根离子需要氢氧化钠的体积是2v，氢氧化铝和氢氧化钠反应需要氢氧化钠的体积是1v，则生成氢氧化铝需要氢氧化钠的体积是3V，生成氢氧化镁需要氢氧化钠的体积是4v-3v=1V，则n（Al3+）：n（Mg2+）：n（NH4+）=1： ：2=2：1：4，根据溶液中阴阳离子所带电荷相等知，n（Al3+）：n（Mg2+ ）：n（NH4+）、n（Cl- ）=2：1：4：12，即N（Al3+）：N（Mg2+ ）：N（NH4+）、N（Cl- ）=2：1：4：12；a-b段的反应是氢氧化钠和铵根离子反应生成氨气，离子方程式是NH4＋＋OH－=NH3·H2O；b-c段是氢氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水，反应离子方程式是Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O。