Question

某溶液中可能含有OH^-，CO₃^2-，AlO₂^-，SiO₃^2-，SO₄^2-，K⁺，Na⁺，F(xiàn)e³⁺，Mg²⁺，Al³⁺等離子，當向溶液中逐滴加入一定物質的量的鹽酸時，生成沉淀物質的量與加入鹽酸體積的關系如圖所示：
回答下列問題：（已知：AlO₂^-+HCO₃^-+H₂O=Al（OH）₃↓+CO₃^2-）
（1）原混合溶液中一定含有的離子是：

 

；
（2）AB段反應的離子方程式是：

 

；
（3）發(fā)生AB段反應的離子與發(fā)生BC段反應的物質兩者物質的量之比為：

 

．

Answer 1

分析：依據(jù)圖象分析可知，開始無沉淀生成說明加入的鹽酸和溶液中的OH^-反應，能夠氫氧根離子反應的離子不能共存：Fe³⁺、Mg²⁺、Al³⁺；然后反應生成沉淀逐漸增大，說明是AlO₂^-和氫離子反應生成氫氧化鋁沉淀和硅酸沉淀，繼續(xù)加入鹽酸沉淀量不變，與鹽酸反應的離子為CO₃^2-，反應完后繼續(xù)加入鹽酸，沉淀逐漸減小，到不再改變，進一步證明沉淀是氫氧化鋁和硅酸，氫氧化鋁沉淀溶于鹽酸，最后剩余沉淀為硅酸；硫酸根離子不能確定是否存在，但根據(jù)溶液的電中性可知，溶液中至少含有K⁺、Na⁺離子中的一種，
（1）根據(jù)以上分析判斷出溶液中一定存在的離子；
（2）AB段為碳酸根離子與鹽酸中的氫離子發(fā)生反應，反應分步進行，先生成碳酸氫根離子，然后碳酸氫根離子與氫離子反應生成二氧化碳和水，據(jù)此寫出反應的離子方程式；
（3）AB段反應的離子為碳酸根離子、BC段為氫氧化鋁溶解，根據(jù)AB段、BC段消耗鹽酸的體積及發(fā)生的反應方程式計算出碳酸根離子與氫氧化鋁的物質的量之比．

解答：解：由圖象可知，開始加入HCl時無沉淀生成，說明加入的HCl與溶液中OH^-的反應，則溶液中一定不會存在與氫氧根離子發(fā)生反應的離子：Fe³⁺、Mg²⁺、Al³⁺；之后開始生成沉淀且反應生成沉淀逐漸增大，說明溶液中存在AlO₂^-、SiO₃^2-，繼續(xù)加入鹽酸沉淀量不變，消耗鹽酸的離子只能是CO₃^2-離子，碳酸根離子反應完后繼續(xù)加入鹽酸，沉淀逐漸減小，到不再改變，進一步證明沉淀是氫氧化鋁和硅酸沉淀，氫氧化鋁沉淀溶于鹽酸，最后剩余沉淀為硅酸；硫酸根離子不能確定存在，但根據(jù)溶液的電中性可知，溶液中至少含有K⁺、Na⁺離子中的一種離子，
（1）根據(jù)以上分析可知，原溶液中一定含有的離子是：OH^-、SiO₃^2-、AlO₂^-、CO₃^2-，
故答案為：OH^-、SiO₃^2-、AlO₂^-、CO₃^2-，；
（2）AB段碳酸根離子與鹽酸發(fā)生反應，反應分步進行，反應的離子方程式為：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-、HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，
故答案為：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-、HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O；
（3）依據(jù)圖象可知和碳酸根離子反應的鹽酸為2體積，反應總方程式為：CO₃^2-+2H⁺=CO₂↑+H₂O；氫氧化鋁溶解消耗的鹽酸體積為4體積，反應的離子方程式為：Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O；所以原溶液中含有CO₃^2-與Al（OH）₃的物質的量之比為n（CO₃^2-）：n（Al（OH）₃）=2×

1

2

：4×

1

3

=3：4，
故答案為：3：4．

點評：本題考查了離子檢驗的方法應用，題目難度中等，明確偏鋁酸根離子先與酸反應生成沉淀后沉淀又溶解是解題關鍵，注意掌握常見離子的檢驗方法及某些離子具有的特征反應．