Question

【題目】離子推斷題：有一未知的無色溶液，可能含有以下離子中的若干種（忽略由水電離產生的H＋、OH－）：H＋、NH4＋、K＋、Mg2＋、Fe3＋、Al3＋，NO3－、CO32－、SO42－，現取兩份100mL溶液進行如下實驗：

①第一份加入足量的BaCl2溶液后，有白色沉淀產生，經洗滌、干燥后，稱量沉淀質量為6.99g；

②第二份逐滴滴加NaOH溶液，測得沉淀的物質的量與NaOH溶液的體積關系如下圖所示。

根據上述實驗事實，回答以下問題：

⑴該溶液中一定不存在的陽離子有 ；

⑵在實驗②中，NaOH溶液滴至b～c段過程中發生的離子反應方程式為 ；NaOH溶液的濃度為 (用含字母c、d的代數式表示）；

⑶確定原溶液一定含有Mg2＋、Al3＋、H＋，其物質的量之比n(Mg2＋)： n(Al3＋)：n(H＋)為 （填數字，下同）；

⑷原溶液中NO3－的濃度為c(NO3－)，則c(NO3－)的取值范圍為 。

Answer 1

【答案】（1）Fe3+ ；（2）NH4+ + OH-= NH3·H2O，10/(d-c) mol·L－1；

（3）1：1：1；（4）c（NO3-）≥0.3 mol·L－1。

【解析】

試題分析：溶液是無色溶液，因此不含有Fe3＋，根據①產生白色沉淀，說明含有SO42－，根據沉淀的質量求出n(SO42－)=0.03mol，②0～a：沒有沉淀產生，發生H＋＋OH－=H2O，溶液中含有H＋，c～d：沉淀質量減少，發生Al(OH)3＋OH－=AlO2－＋2H2O，說明原溶液中含有Al3＋，b～c之間沉淀質量不變，說明原溶液中含有NH4＋，沉淀質量最終沒有完全消失，說明原溶液中含有Mg2＋，（1）根據上述推斷，一定不含的離子是Fe3＋；（2）根據上述分析，此段發生的離子反應是NH4＋＋OH－=NH3·H2O；計算氫氧化鈉的濃度，利用cd段的反應，因此c(NaOH)=0.01/[(d－c)×10－3]mol·L－1=10/(d－c)mol·L－1；（3）按照橫坐標消耗NaOH的體積，氫氧化鈉的濃度相同，因此有n(Mg2＋)： n(Al3＋)：n(H＋)=1：1：1；（4）根據（3），且生成沉淀的物質的量為0.02mol，推出n(Mg2＋)=0.01mol，n(Al3＋)=0.01mol，則n(H＋)=0.01mol，n(NH4＋)=0.03mol，陰陽離子電荷不守恒，陰離子的電荷數小于陽離子，說明含有NO3－，濃度為c(NO3－)=0.03/100×10－3mol·L－1=0.3mol·mol－1，溶液中可能含有K＋，因此c(NO3－) ≥0.3 mol·L－1。