Question

3．有一無色透明溶液，已知其中可能含有Fe³⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、Al³⁺、NH₄⁺，加入一種淡黃色粉末并加熱，產生沉淀或氣體的物質的量與淡黃色粉末的物質的量關系如圖所示．請回答：

（1）淡黃色粉末為過氧化鈉（填名稱），溶液中肯定沒有Fe³⁺、Cu²⁺離子．
（2）當加入0.3mol淡黃色粉末時，生成氣體成分是NH₃，O₂，物質的量之比是（假設生成的氣體都能完全逸出）2：3．
（3）沉淀部分減少時的離子方程式為Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（4）溶液中存在的各溶質陽離子及其物質的量分別是Mg²⁺：0.1mol；
NH₄⁺：0.1mol；
Al³⁺：0.1mol．

Answer 1

分析 根據實驗現象判斷Fe³⁺、Cu²⁺、NH₄⁺是否存在，根據圖象判斷Mg²⁺、Al³⁺是否存在，加入過氧化鈉與水反應，2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，在0.3-0.35mol這一段內，共溶解氫氧化鋁沉淀0.1mol，則根據Al³⁺～Al（OH）₃～[Al（OH）₄]^-，所以鋁離子的物質的量是0.1mol，在0～0.3mol過氧化鈉這一段，生成沉淀量最大，是氫氧化鎂和氫氧化鋁的混合物，所以含有氫氧化鎂也是0.1mol，根據Mg²⁺～Mg（OH）₂，所以鎂離子的物質的量是0.1mol，根據氣體的量，當加入0.3mol過氧化鈉時，理論上會產生0.15mol的氧氣，此時生成氣體共0.25mol，所以會生成0.1mol的氨氣，據此判斷即可．

解答 解：（1）淡黃色粉末是過氧化鈉，是含有鈉離子和過氧根離子的離子化合物，由于溶液透明無色，那么一定不存在Fe³⁺、Cu²⁺，因為兩者分別為黃綠色和藍色，故答案為：過氧化鈉；Fe³⁺、Cu²⁺；
（2）加入過氧化鈉與水反應，2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，在0.3-0.35mol這一段內，共溶解氫氧化鋁沉淀0.1mol，則根據Al³⁺～Al（OH）₃～[Al（OH）₄]^-，所以鋁離子的物質的量是0.1mol，在0～0.3mol過氧化鈉這一段，生成沉淀量最大，是氫氧化鎂和氫氧化鋁的混合物，所以含有氫氧化鎂也是0.1mol，根據Mg²⁺～Mg（OH）₂，所以鎂離子的物質的量是0.1mol，根據氣體的量，當加入0.3mol過氧化鈉時，理論上會產生0.15mol的氧氣，此時生成氣體共0.25mol，所以會生成0.1mol的氨氣，根據NH₄⁺～NH₃↑，銨根離子的物質的量為：0.1mol，故答案為：NH₃，O₂；2：3；
（3）氫氧化鋁為兩性氫氧化物，能溶于氫氧化鈉溶液，離子反應方程式為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）由（2）可知溶液中存在：Mg²⁺：0.1mol；NH₄⁺：0.1mol；Al³⁺：0.1mol，故答案為：Mg²⁺：0.1mol；NH₄⁺：0.1mol；Al³⁺：0.1mol．

點評 本題考查的是常見陽離子的檢驗，注意各個離子的性質，結合圖象的方式考查增加了難度，本題綜合性很強，難度很大．