Question

某溶液中可能含有H⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、SO₄^2-、HCO₃^-等離子中的一種或幾種．當向該溶液中加入一定物質(zhì)的量的NaOH溶液時，發(fā)現(xiàn)生成沉淀的物質(zhì)的量隨加入NaOH溶液的體積變化如圖所示．

（1）原溶液中一定含有

 

，一定不含有

 

；
（2）cd段發(fā)生的離子反應為

 

；
（3）原溶液中物質(zhì)的量濃度最大的陽離子與原溶液中的陰離子的物質(zhì)的量之比為

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)的檢驗和鑒別的基本方法選擇及應用,離子方程式的有關(guān)計算

專題：物質(zhì)檢驗鑒別題

分析：加入NaOH溶液后，在0-a段沒有生成沉淀，說明溶液中一定存在H⁺或HCO₃^-離子，由于后面有沉淀生成及部分沉淀溶解可知，溶液中一定存在Al³⁺，由于HCO₃^-和Al³⁺會發(fā)生雙水解而不能共存，則只能存在H⁺；
a-b段生成沉淀消耗了6a體積氫氧化鈉，溶液中可能存在Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺，
根據(jù)c-d段部分沉淀溶解，可知一定存在鋁離子，根據(jù)圖象Al（OH）₃的物質(zhì)的量與剩余的沉淀的物質(zhì)的量相等，由OH^-～AlO₂^-可知消耗溶解氫氧化鋁消耗了a體積氫氧化鈉，所以生成氫氧化鋁沉淀消耗了3a體積氫氧化鈉，另一種離子生成的沉淀的量也消耗3a體積氫氧化鈉，說明另一種離子為3價離子，則為Fe³⁺；
b-c段沉淀的物質(zhì)的量不變，說明氫氧根離子與銨離子發(fā)生了反應，即溶液中一定存在NH₄⁺，以此來解答．

解答： 解：加入NaOH溶液后，在0-a段沒有生成沉淀，說明溶液中一定存在H⁺或HCO₃^-離子，由于后面有沉淀生成及部分沉淀溶解可知，溶液中一定存在Al³⁺，由于HCO₃^-和Al³⁺會發(fā)生雙水解而不能共存，則只能存在H⁺；
a-b段生成沉淀消耗了6a體積氫氧化鈉，溶液中可能存在Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺，
根據(jù)c-d段部分沉淀溶解，可知一定存在鋁離子，根據(jù)圖象Al（OH）₃的物質(zhì)的量與剩余的沉淀的物質(zhì)的量相等，由OH^-～AlO₂^-可知消耗溶解氫氧化鋁消耗了a體積氫氧化鈉，所以生成氫氧化鋁沉淀消耗了3a體積氫氧化鈉，另一種離子生成的沉淀的量也消耗3a體積氫氧化鈉，說明另一種離子為3價離子，則為Fe³⁺；
b-c段沉淀的物質(zhì)的量不變，說明氫氧根離子與銨離子發(fā)生了反應，即溶液中一定存在NH₄⁺，
又溶液為電中性，一定含陰離子SO₄^2-，
（1）由上述分析可知，原溶液中含有的陽離子是H⁺、NH₄⁺、Fe³⁺、Al³⁺，一定不存在Mg²⁺、HCO₃^-，故答案為：H⁺、NH₄⁺、Fe³⁺、Al³⁺；Mg²⁺、HCO₃^-；
（2）cd段發(fā)生的離子反應為Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（3）由消耗堿可知，設NaOH的濃度為1mol/L，橫坐標中體積單位為L，則H⁺、NH₄⁺、Fe³⁺、Al³⁺的物質(zhì)的量分別為amol、2amol、amol、amol，由電荷守恒可知，SO₄^2-的物質(zhì)的量為

a+2a+a×3+a×3

2

mol，原溶液中物質(zhì)的量濃度最大的陽離子（NH₄⁺）與原溶液中的陰離子的物質(zhì)的量之比為2a：

9

2

a=4：9，故答案為：4：9．

點評：本題考查了離子檢驗的方法應用，題目難度中等，氫氧化鋁是兩性氫氧化物溶于強堿是解題關(guān)鍵，本題難點在于如何根據(jù)圖象中的數(shù)據(jù)判斷鐵離子的存在及根據(jù)溶液電中性判斷一定存在硫酸根離子．