Question

【題目】2017年3月21日是第二十五屆“世界水日”，保護(hù)水資源，合理利用廢水節(jié)省水資源，加強(qiáng)廢水的回收利用已被越來(lái)越多的人所關(guān)注。已知：某無(wú)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100mL，進(jìn)行了三組實(shí)驗(yàn)，其操作和有關(guān)圖像如下所示：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）根據(jù)上述3組實(shí)驗(yàn)可以分析廢水中一定不存在的陰離子是_________________，一定存在的陽(yáng)離子是__________________________。

（2）寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)③圖像中沉淀開(kāi)始減少至完全消失階段發(fā)生反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式：__________________。

（3）分析圖像，在原溶液中c(NH4+)與c(Al3＋)的比值為______________________，所得沉淀的最大質(zhì)量是_____________________g。

（4）若通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定原廢水中c(Na＋)=0.14 mol·L1,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)=___________mol·L1。（若不存在或不確定則此空不填）

Answer 1

【答案】CO32- Na+、H+、Al3+、NH4+ Al(OH)3 + OH﹣ = AlO2-+2H2O 1:1 0.546 g 存在 0.36 mol·L-1

【解析】

無(wú)色溶液排除鐵離子，焰色反應(yīng)顯黃色，說(shuō)明含有鈉離子，加入鹽酸酸化的氯化鋇溶液產(chǎn)生白色沉淀，說(shuō)明含有SO42—；逐滴加入氫氧化鈉溶液，開(kāi)始階段沒(méi)有沉淀，說(shuō)明含有氫離子，則一定不存在CO32－，沉淀達(dá)到最大值后，繼續(xù)加入氫氧化鈉，沉淀不立即溶解，說(shuō)明該階段發(fā)生銨根與氫氧根的反應(yīng)，即一定存在NH4+，最后沉淀完全消失，說(shuō)明沉淀只有氫氧化鋁，因此一定存在Al3+，沒(méi)有Mg2＋，結(jié)合有關(guān)數(shù)據(jù)根據(jù)電荷守恒分析判斷。

（1）無(wú)色廢水，一定不存在Fe3+，根據(jù)實(shí)驗(yàn)①確定存在Na+，根據(jù)實(shí)驗(yàn)②確定存在SO42—，根據(jù)實(shí)驗(yàn)③確定有H+、Al3+、NH4+，沒(méi)有CO32－、Mg2+，因此廢水中一定不存在的陰離子是CO32－，一定存在的陽(yáng)離子是Na+、H+、Al3+、NH4+；

（2）實(shí)驗(yàn)③圖像中沉淀開(kāi)始減少至完全消失階段發(fā)生的反應(yīng)是氫氧化鋁溶解在氫氧化鈉溶液中，反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為Al(OH)3+OH﹣＝AlO2-+2H2O；

根據(jù)圖像可知與銨根反應(yīng)的氫氧根的物質(zhì)的量是0.042mol－0.035mol＝0.007mol，根據(jù)反應(yīng)NH4++OH-＝NH3H2O可知銨根的物質(zhì)的量是0.007mol；沉淀鋁離子消耗氫氧化鈉的物質(zhì)的量是0.035mol－0.014mol＝0.021mol，根據(jù)方程式Al3++3OH－＝Al(OH)3↓可知鋁離子的物質(zhì)的量是0.021mol÷3＝0.007mol，所以在原溶液中c(NH4+)與c(Al3＋)的比值為1:1，所得沉淀的最大質(zhì)量是0.007mol×78g/mol＝0.546g；

（4）根據(jù)圖像可知中和氫離子消耗氫氧化鈉是0.014mol，則氫離子的物質(zhì)的量是0.014mol。硫酸鋇沉淀的質(zhì)量是2.33g，n（SO42-）＝2.33g÷233g/mol＝0.01mol，根據(jù)電荷守恒，陰離子電荷總物質(zhì)的量為0.01mol×2＝0.02mol，陽(yáng)離子電荷總物質(zhì)的量為n（H+）+n（Al3+）+n（NH4+）+n（Na+）＝0.014mol+0.007×3mol+0.007mol+0.14mol/L×0.1L＝0.056mol，則原廢水中存在NO3-，物質(zhì)的量是0.056mol－0.02mol＝0.036mol，則c（NO3-）＝0.036mol÷0.1L＝0.36mol/L。