Question

某溶液中可能含有OH^-，CO₃^2-，AlO₂^-，SiO₃^2-，SO₄^2-，K⁺，Na⁺，Fe³⁺，Mg²⁺，Al³⁺等離子，當向溶液中逐滴加入一定物質的量的鹽酸時，生成沉淀物質的量與加入鹽酸體積的關系如圖所示：
回答下列問題：（已知：AlO₂^-+HCO₃^-+H₂O=Al（OH）₃↓+CO₃^2-）
（1）原混合溶液中一定含有的離子是：

 

；
（2）AB段反應的離子方程式是：

 

；
（3）發生AB段反應的離子與發生BC段反應的物質兩者物質的量之比為：

 

．

Answer 1

分析：依據圖象分析可知，開始無沉淀生成說明加入的鹽酸和溶液中的OH^-反應，能夠氫氧根離子反應的離子不能共存：Fe³⁺、Mg²⁺、Al³⁺；然后反應生成沉淀逐漸增大，說明是AlO₂^-和氫離子反應生成氫氧化鋁沉淀和硅酸沉淀，繼續加入鹽酸沉淀量不變，與鹽酸反應的離子為CO₃^2-，反應完后繼續加入鹽酸，沉淀逐漸減小，到不再改變，進一步證明沉淀是氫氧化鋁和硅酸，氫氧化鋁沉淀溶于鹽酸，最后剩余沉淀為硅酸；硫酸根離子不能確定是否存在，但根據溶液的電中性可知，溶液中至少含有K⁺、Na⁺離子中的一種，
（1）根據以上分析判斷出溶液中一定存在的離子；
（2）AB段為碳酸根離子與鹽酸中的氫離子發生反應，反應分步進行，先生成碳酸氫根離子，然后碳酸氫根離子與氫離子反應生成二氧化碳和水，據此寫出反應的離子方程式；
（3）AB段反應的離子為碳酸根離子、BC段為氫氧化鋁溶解，根據AB段、BC段消耗鹽酸的體積及發生的反應方程式計算出碳酸根離子與氫氧化鋁的物質的量之比．

解答：解：由圖象可知，開始加入HCl時無沉淀生成，說明加入的HCl與溶液中OH^-的反應，則溶液中一定不會存在與氫氧根離子發生反應的離子：Fe³⁺、Mg²⁺、Al³⁺；之后開始生成沉淀且反應生成沉淀逐漸增大，說明溶液中存在AlO₂^-、SiO₃^2-，繼續加入鹽酸沉淀量不變，消耗鹽酸的離子只能是CO₃^2-離子，碳酸根離子反應完后繼續加入鹽酸，沉淀逐漸減小，到不再改變，進一步證明沉淀是氫氧化鋁和硅酸沉淀，氫氧化鋁沉淀溶于鹽酸，最后剩余沉淀為硅酸；硫酸根離子不能確定存在，但根據溶液的電中性可知，溶液中至少含有K⁺、Na⁺離子中的一種離子，
（1）根據以上分析可知，原溶液中一定含有的離子是：OH^-、SiO₃^2-、AlO₂^-、CO₃^2-，
故答案為：OH^-、SiO₃^2-、AlO₂^-、CO₃^2-，；
（2）AB段碳酸根離子與鹽酸發生反應，反應分步進行，反應的離子方程式為：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-、HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，
故答案為：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-、HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O；
（3）依據圖象可知和碳酸根離子反應的鹽酸為2體積，反應總方程式為：CO₃^2-+2H⁺=CO₂↑+H₂O；氫氧化鋁溶解消耗的鹽酸體積為4體積，反應的離子方程式為：Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O；所以原溶液中含有CO₃^2-與Al（OH）₃的物質的量之比為n（CO₃^2-）：n（Al（OH）₃）=2×

1

2

：4×

1

3

=3：4，
故答案為：3：4．

點評：本題考查了離子檢驗的方法應用，題目難度中等，明確偏鋁酸根離子先與酸反應生成沉淀后沉淀又溶解是解題關鍵，注意掌握常見離子的檢驗方法及某些離子具有的特征反應．