Question

【題目】2017年3月21日是第二十五屆“世界水日”，保護水資源，合理利用廢水節省水資源，加強廢水的回收利用已被越來越多的人所關注。已知：某無色廢水中可能含有H+、NH4+、Fe3+、Al3+、Mg2+、Na+、NO3﹣、CO32﹣、SO42﹣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下所示：

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不存在的陰離子是_____，一定存在的陽離子是_____。

（2）寫出實驗③圖象中沉淀達到最大量且質量不再發生變化階段發生反應的離子反應方程式：_____。

（3）分析圖象，在原溶液中c（NH4+）與c（Al3+）的比值為_____，所得沉淀的最大質量是_____g。

（4）若通過實驗確定原廢水中c（Na+）＝0.14molL﹣1，試判斷原廢水中NO3﹣是否存在？_____（填“存在”“不存在”或“不確定”）。若存在，c（NO3﹣）＝_____ molL﹣1。（若不存在或不確定則此空不填）

Answer 1

【答案】CO32﹣ Na+、H+、Al3+、NH4+ NH4++OH﹣＝NH3H2O 1：1 0.546 存在 0.36

【解析】

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SO42-，根據實驗③確定有H+、Al3+，一定不含Fe3+、Mg2+，因為CO32-與Al3+不能共存，所以無CO32-；故溶液中一定存在的離子為：Na+、Al3+、NH4+、H+、SO42-，結合電荷守恒判斷有無硝酸根離子。

（1）無色廢水確定無Fe3+，根據焰色反應顯黃色確定有Na+；加入鹽酸酸化的氯化鋇溶液得到2.33g白色沉淀，白色沉淀是硫酸鋇，一定有SO42-，逐滴加入過量的氫氧化鈉溶液，開始沒有沉淀產生，說明含有氫離子。沉淀達到最大值以后，繼續加入氫氧化鈉溶液，沉淀不變，說明還含有銨根離子。最終沉淀完全消失，說明含有鋁離子，不存在鎂離子。因為CO32-與Al3+不能共存，所以無CO32-，硝酸根離子無法判斷，故廢水中一定不存在的陰離子是CO32﹣，一定存在的陽離子是Na+、H+、Al3+、NH4+。

（2）實驗③圖象中沉淀達到最大量且質量不再發生變化階段發生的反應是銨根與氫氧根反應，反應的離子反應方程式為NH4++OH﹣＝NH3H2O。

（3）已知硫酸鋇沉淀為2.33g，則n(SO42-)=2.33g÷233g/mol=0.01mol，根據圖象可知與Al(OH)3反應的OH-為：n(OH-)=0.007mol，根據Al(OH)3+OH-＝AlO2-+2H2O可知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，根據NH4++OH-＝NH3H2O可知消耗氫氧化鈉0.007mol，所以銨根離子的物質的量是0.007mol，則原溶液中c(NH4+)與c(Al3+)的比值為1：1；生成Al(OH)3的質量為0.007mol×78g/mol=0.546g；

（4）溶液中存在的離子為：Na+、Al3+、NH4+、H+、SO42-，已知n(SO42-)=0.01mol，n(Al3+)=0.007mol，n(H+)=0.014mol，n(NH4+)=0.007mol，溶液中存在電荷守恒，3n(Al3+)+n(H+)+n(NH4+)+n(Na+)=3×0.007mol+0.014mol+0.007mol+0.14mol·L-1×0.1L=0.056mol≠2n(SO42-)=0.02mol，則一定含有NO3-，且n(NO3-)=0.056mol-0.02mol=0.036mol，c(NO3-)=0.036mol÷0.1L=0.36mol/L。