Question

3．某混合溶液中可能大量含有的離子如下表所示：

陽離子	H+、K+、Al3+、NH4+、Mg2+
陰離子	Cl-、Br-、OH-、CO32-、AlO2-

為探究其成分，某同學(xué)將Na₂O₂逐漸加入到上述混合溶液中并微熱，產(chǎn)生沉淀和氣體的物質(zhì)的量與加入Na₂O₂的物質(zhì)的量的關(guān)系分別如圖所示．

（1）該溶液中一定含有的陽離子是H⁺、Al³⁺、NH₄⁺、Mg²⁺，其對應(yīng)物質(zhì)的量濃度之比為2：2：2：3，溶液中一定不存在的陰離子是OH^-、CO₃^2-、AlO₂^-．
（2）a=1，b=7，c=9．
（3）寫出下列離子方程式：
AB段2Na₂O₂+2H₂O=4Na⁺+4OH^-+O₂↑、NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃+H₂O
CD段Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)生成的沉淀總物質(zhì)的量最大量為5mol、最終得到3mol可知，最終得到的沉淀為3mol氫氧化鎂沉淀，溶解的2mol沉淀為氫氧化鋁；根據(jù)氣體的物質(zhì)的量最后有增加可知，增加的氣體為氨氣，溶液中一定存在銨離子；根據(jù)開始加入過氧化鈉時沒有沉淀生成，說明原溶液中存在氫離子，根據(jù)題中數(shù)據(jù)計算出氫離子的物質(zhì)的量；
（2）圖象中所生成的氣體和沉淀的量以及所加過氧化鈉的量來計算各個點(diǎn)所對應(yīng)的值；
（3）AB中過氧化鈉與水反應(yīng)、堿與銨根離子反應(yīng)，CD中氫氧化鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)而導(dǎo)致沉淀減少，據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式．

解答 解：（1）根據(jù)圖象中沉淀先增加后部分溶解可知：溶液中一定含有：Mg²⁺和Al³⁺，所以一定不含CO₃^2-、AlO₂^-，并且含有鎂離子的物質(zhì)的量為3mol，氫氧化鋁和氫氧化鎂沉淀一共是5mol，根據(jù)元素守恒，所以含有鋁離子的物質(zhì)的量2mol；
加入8mol過氧化鈉會生成4mol氧氣，而圖象中生成了6mol氣體，說明生成的氣體除了過氧化鈉和溶液反應(yīng)生成的氧氣之外，還一定有2mol其他氣體生成，而只能是氨氣，所以一定含有2mol銨根離子，所以一定不含有氫氧根離子；圖象中加入過氧化鈉的物質(zhì)的量在0～amol之間時，沒有沉淀生成，所以溶液中含有H⁺，由于加入8mol過氧化鈉時生成的沉淀達(dá)到最大量5mol，8mol過氧化鈉會生成16mol氫氧化鈉，而生成2mol氫氧化鋁、3mol氫氧化鎂、2mol氨氣消耗的氫氧化鈉為：2mol×3+3mol×2+2mol=14mol，所以有2mol氫氧化鈉與氫離子反應(yīng)，氫離子的物質(zhì)的量為2mol；
并且物質(zhì)的量為2mol，溶液中一定還含有陰離子，可能為氯離子或溴離子，鉀離子不能確定是否存在，
根據(jù)電荷守恒：所以n（H⁺）+3n（Al³⁺）+n（NH₄⁺）+2n（Mg²⁺）≤2n（SO₄^2-），所以氯離子物質(zhì)的量≥16mol，即：

離子種類	H+	Al3+	NH4+	Mg2+	Br-或Cl-
物質(zhì)的量（mol）	2	2	2	3	≥16

所以溶液中一定存在的陽離子為：H⁺、Al³⁺、NH₄⁺、Mg²⁺；含有的陽離子的物質(zhì)的量之比為n（H⁺）：n（Al³⁺）：n（NH₄⁺）：n（Mg²⁺）=2：2：2：3；溶液中一定不存在的陰離子為：OH^-、CO₃^2-、AlO₂^-，
故答案為：H⁺、Al³⁺、NH₄⁺、Mg²⁺；2：2：2：3；OH^-、CO₃^2-、AlO₂^-；
（2）含有2mol的氫離子需要消耗氫氧化鈉2mol，則需要1mol過氧化鈉來生成，所以a=1，含有鎂離子和鋁離子一共5mol，所以消耗過氧化鈉的量為5mol，在加上a=2mol，則b=7mol，氯離子的物質(zhì)的量是2mol，所以氫氧化鋁的物質(zhì)的量是2mol，完全將氫氧化鋁溶解，消耗1mol的氫氧化鈉，即需要1mol的過氧化鈉來生成，所以c=9mol，故答案為：1；7；9；
（3）AB段發(fā)生2Na₂O₂+2H₂O=4Na⁺+4OH^-+O₂↑、NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃+H₂O，CD段氫氧化鋁能夠與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，發(fā)生Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：2Na₂O₂+2H₂O=4Na⁺+4OH^-+O₂↑、NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃+H₂O；Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．

點(diǎn)評 本題考查常見的離子檢驗方法、離子方程式的書寫，題目難度中等，注意掌握常見的離子檢驗方法，能夠根據(jù)描述的反應(yīng)現(xiàn)象判斷存在的離子，注意掌握氫氧化鋁的兩性及反應(yīng)的方程式．