Question

【題目】某無色濟液中，只可能含有以下離子中的若干種：NH4+、K+、Mg2+、Cu2+、Al3+、NO3-、CO32-、SO42-,，現取三份100mL溶液進行如下實驗：

①第一份加足量AgNO3溶液后，有白色沉淀產生。

②第二份加足量BaCl2溶液后，有白色沉淀產生，經洗滌、干燥后，沉淀質量為6.99g

③第三份逐滴滴加NaOH溶液，測得沉淀與NaOH溶液的體積關系如圖。根據上述實驗，試回答下列問題：

（1）該溶液中一定不存在的陰離子有_______。

（2）實驗③中NaOH溶液滴至35mL后發生的離子方程式為_______________________________。

（3）原得液確定含Mg2+、Al3+、NH4+，且n(Mg2+)∶n(Al3+)∶n(NH4+)=___________。

（4）實驗所加的NaOH溶液的濃度為________。

（5）溶液中存在一種不能確定的陽離子，請設計實驗方案加以檢驗_________________________。

（6）原溶液中NO3-的濃度為c(NO3-)則c(NO3-)的最小濃度為_________。

Answer 1

【答案】 CO32- Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O 1∶1∶2 2 mol/L 用潔凈的鉑絲蘸取少量無色溶液，置于火焰上灼燒，透過藍色鈷玻璃，若觀察到紫色火焰，則證明存在K+，反之則無 0.1mol/L

【解析】溶液為無色，則溶液中不含Cu2+，由③中沉淀量先增大后減小且不為0可得溶液中含Al3+、Mg2+，所以溶液中不含有CO32-，而加入NaOH就有沉淀生成，所以溶液中不含H+，沉淀量在中間段不變，說明溶液中含有NH4+，且n(Mg(OH)2)=0.01mol，而發生反應的計量數的關系：Mg2+--2NaOH、Al3+--3NaOH、NH4+--NaOH、Al(OH)3-NaOH，溶解Al(OH)3消耗NaOH 的體積為5mL，所以Al3+轉化為Al(OH)3消耗NaOH 的體積為15mL，所以產生沉淀階段與Mg2+反應生成Mg(OH)2消耗NaOH 的體積為25-15=10mL，所以c(NaOH)=2×0.01/(10×10-3)=2mol/L，根據消耗NaOH 的量可得n(Mg2+):n(Al3+):n(NH4+)=1:1:2；由②得產生的白色沉淀為BaSO4，物質的量為6.99/233=0.03mol，即n(SO42-)=0.03mol；溶液中2n(Mg2+)+3 n(Al3+)+n(NH4+)>2n(SO42-)，所以溶液中還一定存在NO3-，不一定存在K+；據以上分析解答。

溶液為無色，則溶液中不含Cu2+，由③中沉淀量先增大后減小且不為0可得溶液中含Al3+、Mg2+，所以溶液中不含有CO32-，而加入NaOH就有沉淀生成，所以溶液中不含H+，沉淀量在中間段不變，說明溶液中含有NH4+，且n(Mg(OH)2)=0.01mol，而發生反應的計量數的關系：Mg2+--2NaOH、Al3+--3NaOH、NH4+--NaOH、Al(OH)3-NaOH，溶解Al(OH)3消耗NaOH 的體積為5mL，所以Al3+轉化為Al(OH)3消耗NaOH 的體積為15mL，所以產生沉淀階段與Mg2+反應生成Mg(OH)2消耗NaOH 的體積為25-15=10mL，所以c(NaOH)=2×0.01/(10×10-3)=2mol/L，根據消耗NaOH 的量可得n(Mg2+):n(Al3+):n(NH4+)=1:1:2；由②得產生的白色沉淀為BaSO4，物質的量為6.99/233=0.03mol，即n(SO42-)=0.03mol；溶液中2n(Mg2+)+3 n(Al3+)+n(NH4+)>2 n(SO42-)，所以溶液中還一定存在NO3-，不一定存在K+。

（1）由上述分析可知：原溶液一定不存在陰離子CO32-；正確答案：CO32-。

（2）實驗③中NaOH溶液滴至35mL后，氫氧化鋁與過量的強堿反應生成偏鋁酸鈉，離子方程式為：Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O；正確答案：Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O。

（3）根據以上分析可知：原溶液確定含Mg2+、Al3+、NH4+，且n(Mg2+):n(Al3+):n(NH4+)=1:1:2；正確答案：1∶1∶2。

（4）根據上述分析可知，實驗所加的NaOH溶液的濃度為2mol/L；正確答案：2 mol/L。

（5）根據上述分析可知，該溶液中一定含有Mg2+、Al3+、NH4+，不能確定是否含有鉀離子，因此用潔凈的鉑絲蘸取少量無色溶液，置于火焰上灼燒，透過藍色鈷玻璃，若觀察到紫色火焰，則證明存在K+，反之則無；正確答案：用潔凈的鉑絲蘸取少量無色溶液，置于火焰上灼燒，透過藍色鈷玻璃，若觀察到紫色火焰，則證明存在K+，反之則無。

（6）根據以上分析可知，該溶液中含有Mg2+、Al3+、NH4+、SO42-，且n(Mg2+):n(Al3+):n(NH4+)：n(SO42-)=1:1:2：3，根據電荷守恒規律：0.01×2+0.01×3+0.02×1=0.03×2+ n(NO3-)×1, n(NO3-)=0.01mol, c(NO3-)=0.01/0.1=0.1mol/L；正確答案：0.1mol/L。