Question

某溶液中可能含有H⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、SO₄^2-、HCO₃^-等離子中的一種或幾種．當向該溶液中加入一定物質的量的NaOH溶液時，發現生成沉淀的物質的量隨加入NaOH溶液的體積變化如圖所示．

（1）原溶液中一定含有

 

，一定不含有

 

；
（2）cd段發生的離子反應為

 

；
（3）原溶液中物質的量濃度最大的陽離子與原溶液中的陰離子的物質的量之比為

 

．

Answer 1

考點：物質的檢驗和鑒別的基本方法選擇及應用,離子方程式的有關計算

專題：物質檢驗鑒別題

分析：加入NaOH溶液后，在0-a段沒有生成沉淀，說明溶液中一定存在H⁺或HCO₃^-離子，由于后面有沉淀生成及部分沉淀溶解可知，溶液中一定存在Al³⁺，由于HCO₃^-和Al³⁺會發生雙水解而不能共存，則只能存在H⁺；
a-b段生成沉淀消耗了6a體積氫氧化鈉，溶液中可能存在Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺，
根據c-d段部分沉淀溶解，可知一定存在鋁離子，根據圖象Al（OH）₃的物質的量與剩余的沉淀的物質的量相等，由OH^-～AlO₂^-可知消耗溶解氫氧化鋁消耗了a體積氫氧化鈉，所以生成氫氧化鋁沉淀消耗了3a體積氫氧化鈉，另一種離子生成的沉淀的量也消耗3a體積氫氧化鈉，說明另一種離子為3價離子，則為Fe³⁺；
b-c段沉淀的物質的量不變，說明氫氧根離子與銨離子發生了反應，即溶液中一定存在NH₄⁺，以此來解答．

解答： 解：加入NaOH溶液后，在0-a段沒有生成沉淀，說明溶液中一定存在H⁺或HCO₃^-離子，由于后面有沉淀生成及部分沉淀溶解可知，溶液中一定存在Al³⁺，由于HCO₃^-和Al³⁺會發生雙水解而不能共存，則只能存在H⁺；
a-b段生成沉淀消耗了6a體積氫氧化鈉，溶液中可能存在Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺，
根據c-d段部分沉淀溶解，可知一定存在鋁離子，根據圖象Al（OH）₃的物質的量與剩余的沉淀的物質的量相等，由OH^-～AlO₂^-可知消耗溶解氫氧化鋁消耗了a體積氫氧化鈉，所以生成氫氧化鋁沉淀消耗了3a體積氫氧化鈉，另一種離子生成的沉淀的量也消耗3a體積氫氧化鈉，說明另一種離子為3價離子，則為Fe³⁺；
b-c段沉淀的物質的量不變，說明氫氧根離子與銨離子發生了反應，即溶液中一定存在NH₄⁺，
又溶液為電中性，一定含陰離子SO₄^2-，
（1）由上述分析可知，原溶液中含有的陽離子是H⁺、NH₄⁺、Fe³⁺、Al³⁺，一定不存在Mg²⁺、HCO₃^-，故答案為：H⁺、NH₄⁺、Fe³⁺、Al³⁺；Mg²⁺、HCO₃^-；
（2）cd段發生的離子反應為Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（3）由消耗堿可知，設NaOH的濃度為1mol/L，橫坐標中體積單位為L，則H⁺、NH₄⁺、Fe³⁺、Al³⁺的物質的量分別為amol、2amol、amol、amol，由電荷守恒可知，SO₄^2-的物質的量為

a+2a+a×3+a×3

2

mol，原溶液中物質的量濃度最大的陽離子（NH₄⁺）與原溶液中的陰離子的物質的量之比為2a：

9

2

a=4：9，故答案為：4：9．

點評：本題考查了離子檢驗的方法應用，題目難度中等，氫氧化鋁是兩性氫氧化物溶于強堿是解題關鍵，本題難點在于如何根據圖象中的數據判斷鐵離子的存在及根據溶液電中性判斷一定存在硫酸根離子．