Question

（2013?杭州一模）有一未知的無(wú)色溶液，只可能含有以下離子中的若干種（忽略由水電離產(chǎn)生的H⁺、OH^-）：H⁺、NH₄⁺、K⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、
Al³⁺，NO^3-、CO 32-、SO 42-，現(xiàn)取三份100mL溶液進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
①第一份加足量AgNO₃溶液后，有白色沉淀產(chǎn)生．
②第二份加足里BaCl₂ 溶液后，有白色沉淀產(chǎn)生，經(jīng)洗滌、干燥后，沉淀質(zhì)量為6.99g．
③第三份逐滴滴加NaOH 溶液，測(cè)得沉淀與NaOH溶液的體積關(guān)系如圖．根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)．回答以下問(wèn)題

（1）原溶液確定含有Mg²⁺、Al³⁺、NH 4 ⁺，其物質(zhì)的量之比n（Mg²⁺）：n（Al³⁺）：n（NH 4 ⁺）=

1：1：2

．
（2）實(shí)驗(yàn)所加的NaOH 物質(zhì)的量濃度．c（Na0H ）=

2

mol?L^-1
（3）原溶液中NO 3 ^-的物質(zhì)的量為n （NO₃^-），則n（NO₃^-）的取值范圍為：

n（NO₃^-）≥0.01mol

．

Answer 1

分析：根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象判斷Cu²⁺ 是否存在，根據(jù)圖象判斷Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺是否存在，K⁺不能和中學(xué)常見(jiàn)物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生特殊現(xiàn)象進(jìn)行判斷，只能用焰色反應(yīng)判斷．本溶液是無(wú)色透明的，所以不含有Cu²⁺；根據(jù)①
推斷一定不含有CO₃^2-、一定含有SO₄^2-；根據(jù)②得n（SO₄^2-）=3×10^-2mol；根據(jù)③得n（NH₄⁺）=0.02mol，據(jù)此即可解答．

解答：解：本溶液是無(wú)色透明的，所以不含有顏色的離子，故Cu²⁺一定不存在；
通過(guò)圖象知，在加入過(guò)量的過(guò)氧化鈉的過(guò)程中，一開始就有沉淀生成，說(shuō)明不含有H⁺；沉淀部分溶解，推斷一定含有Al³⁺；K⁺不能和中學(xué)常見(jiàn)物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生特殊現(xiàn)象進(jìn)行判斷，只能用焰色反應(yīng)判斷，
①第一份加足量AgNO₃溶液后，有白色沉淀產(chǎn)生，推斷一定有CO₃^2-、SO₄^2-兩種中的一種．因通過(guò)圖象知含有Al³⁺；鋁離子和碳酸根離子發(fā)生雙水解，不能共存，所以推斷一定不含有CO₃^2-、一定含有SO₄^2-；
②第二份加足里BaCl₂ 溶液后，有白色沉淀產(chǎn)生，經(jīng)洗滌、干燥后，沉淀質(zhì)量為6.99g，推斷生成3×10^-2molBaSO₄，所以n（SO₄^2-）=3×10^-2mol；
③第三份逐滴滴加NaOH 溶液，測(cè)得沉淀與NaOH溶液的體積關(guān)系如圖，通過(guò)圖象知，在加入過(guò)量的過(guò)氧化鈉的過(guò)程中，一開始就有沉淀生成，說(shuō)明不含有H⁺，沉淀部分溶解，推斷一定含有Al³⁺；圖象中有一段平臺(tái)，說(shuō)明加入OH^-時(shí)無(wú)沉淀生成，有NH₄⁺，NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O，最后溶液中有沉淀，說(shuō)明溶液中含Mg²⁺，通過(guò)此實(shí)驗(yàn)無(wú)法判斷是否含有K⁺，
（1）原溶液確定含有Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺，由圖可知，沉淀最大時(shí)是氫氧化鎂、氫氧化鋁沉淀，且n[Mg（OH）₂]+n[Al（OH）₃]=0.02mol，沉淀最小時(shí)，為氫氧化鎂，故n[Mg（OH）₂]=0.01mol，故n[Al（OH）₃]=0.02mol-0.01mol=0.01mol，根據(jù)鋁元素守恒可知n（Al³⁺）=n[Al（OH）₃]=0.01mol，根據(jù)Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，需OH^-0.03mol；根據(jù)鎂元素守恒可知原溶液中n（Mg²⁺）=n[Mg（OH）₂]=0.01mol，根據(jù)Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，需OH^-0.02mol；生成沉淀最大量時(shí)需OH^-0.05mol，由圖可知消耗Na0H25mL，所以c（Na0H ）=

n

V

=

0.05mol

0.025L

=2mol?L^-1；
根據(jù)NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O，所以可得到NH₄⁺的物質(zhì)的量為0.01L×2mol?L^-1=2×10^-2mol，所以可得到Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺，其物質(zhì)的量之比n（Mg²⁺）：n（Al³⁺）：n（NH₄⁺）=0.01mol：0.01mol：2×10^-2mol=1：1：2，
故答案為：1：1：2；
（2）根據(jù)（1）的解析知：c（Na0H ）=

n

V

=

0.05mol

0.025L

=2mol?L^-1；
故答案為：2mol?L^-1；
（3）根據(jù)電荷守恒，陽(yáng)離子的總電荷為n（Mg²⁺）×2+n（Al³⁺）×3+n（NH₄⁺）×1+n（K⁺）×1=0.07mol+n（K⁺）×1，陰離子的總電荷為n（SO₄^2-）×2+n（NO₃^-）×1=3×10^-2mol×2+n（NO₃^-）×1，
陽(yáng)離子的總電荷等于陰離子所帶的總電荷，0.07mol+n（K⁺）×1═3×10^-2mol×2+n（NO₃^-）×1，
因K⁺不能和中學(xué)常見(jiàn)物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生特殊現(xiàn)象進(jìn)行判斷，只能用焰色反應(yīng)判斷，該實(shí)驗(yàn)無(wú)法判斷其是否存在，所以n（NO₃^-）≥0.01mol，
故答案為：n（NO₃^-）≥0.01mol；

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了離子的共存、反應(yīng)的計(jì)算，定性分析離子共存、定量分析離子的物質(zhì)的量是解題的關(guān)鍵，題目難度中等．