Question

13．某無色廢水中可能含有H⁺、NH₄⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Mg²⁺、Na⁺、NO₃^-、CO₃^2-、SO₄^2-中的幾種，為分析其成分，分別取廢水樣品100 mL，進行了三組實驗，其操作和有關圖象如圖所示：

請回答下列問題：
（1）根據上述3組實驗可以分析廢水中一定存在的離子有Na⁺、Al³⁺、NH₄⁺、H⁺、SO₄^2-，一定不存在的離子有：Fe³⁺、Mg²⁺、CO₃^2-．
（2）第②組實驗中白色沉淀為BaSO₄（填化學式）．
（3）寫出實驗③圖象中沉淀溶解階段發生的離子反應方程式：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（4）分析圖象，在原溶液中c（NH₄⁺）與c（Al³⁺）的比值為1：1．

Answer 1

分析 無色廢水確定無Fe³⁺，根據實驗①確定有Na⁺，根據實驗②確定有SO₄^2-，根據實驗③確定有Al³⁺，一定不含Fe³⁺、Mg²⁺，因為CO₃^2-與Al³⁺不能共存，所以無CO₃^2-；故溶液中存在的離子為：Al³⁺、NH₄⁺、H⁺、SO₄^2-，根據硫酸鋇沉淀求出n（SO₄^2-），根據圖象求出n（Al³⁺）和n（H⁺），再根據電荷守恒確定有沒有NO₃^-．

解答 解：（1）無色廢水確定無Fe³⁺，根據實驗①確定有Na⁺，根據實驗②確定有SO₄^2-，根據實驗③確定有Al³⁺，一定不含Fe³⁺、Mg²⁺，因為CO₃^2-與Al³⁺不能共存，所以無CO₃^2-；故溶液中存在的離子為：Na⁺、Al³⁺、NH₄⁺、H⁺、SO₄^2-，廢水中一定不存在的離子有Fe³⁺、Mg²⁺、CO₃^2-，
故答案為：Na⁺、Al³⁺、NH₄⁺、H⁺、SO₄^2-；Fe³⁺、Mg²⁺、CO₃^2-；
（2）Ba²⁺能與SO₄^2-產生沉淀，第②組實驗中2.33g沉淀為硫酸鋇，
故答案為：BaSO₄；
（3）氫氧化鋁能溶于氫氧化鈉中，即Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）已知硫酸鋇沉淀為2.33g，則n（SO₄^2-）=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，
根據圖象可知與Al（OH）₃的OH^-為：n（OH^-）=0.007mol，
Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O
n（Al³⁺）   0.007mol
所以n（Al³⁺）=0.007mol，將鋁離子沉淀需要氫氧化鈉0.021mol，所以溶液中H⁺消耗氫氧化鈉0.014mol，氫離子的物質的量是0.014mol，
NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O，消耗氫氧化鈉0.007mol，所以銨根離子的物質的量是0.007mol，原溶液中c（NH₄⁺）與c（Al³⁺）的比值為1：1，
故答案為：1：1．

點評 本題考查了常見離子檢驗，現象的判斷和離子檢驗，關鍵是圖象分析離子特征和離子共存的判斷，題目難度中等．