Question

【題目】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－、OH－、CO32-、AlO2-

為探究其成分，某同學將Na2O2逐漸加入到上述混合溶液中并微熱，產生沉淀和氣體的物質的量與加入Na2O2的物質的量的關系分別如圖所示。

(1)該溶液中一定含有的陽離子是________________________________，其對應物質的量濃度之比為 ____________，溶液中一定不存在的陰離子是_______________________。

(2)寫出沉淀減少的離子方程式 ________________________________________________。

Answer 1

【答案】H＋、Al3＋、NH4+ 、Mg2＋ 2:2:2:3 OH－、CO32-、AlO2- Al(OH)3+OH－= AlO2- +2H2O

【解析】

(1)根據生成的沉淀總物質的量最大量為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；根據氣體的物質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，根據題中數據計算出氫離子的物質的量；

(2)沉淀中氫氧化鋁沉淀能夠與氫氧化鈉溶液反應而導致沉淀減少，據此寫出反應的離子方程式。

(1)根據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CO32-、AlO2-，并且含有鎂離子的物質的量為3mol，氫氧化鋁和氫氧化鎂沉淀一共是5mol，根據元素守恒，所以含有鋁離子的物質的量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，氫離子的物質的量為2mol；并且物質的量為2mol，溶液中一定還含有陰離子，可能為氯離子，鉀離子不能確定是否存在，根據電荷守恒：n(H+)+3n(Al3+)+n(NH4+)+2n(Mg2+)≤16mol，所以氯離子物質的量≥16mol，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-、CO32-、AlO2-；

(2)生成的沉淀為氫氧化鎂和氫氧化鋁，其中氫氧化鋁能夠與氫氧化鈉溶液反應，反應的離子方程式為：Al(OH)3+OH-═AlO2-+2H2O。