Question

【題目】（10分）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：

（1）該溶液中一定不存在的陽離子有 ；

（2）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）；

（3）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）；

（4）原溶液中NO3－的濃度為c(NO3－)，則c(NO3－)的取值范圍為 。

Answer 1

【答案】22．（10分）

（1）Fe3+ （2分） （2）NH4+ + OH-= NH3·H2O（2分） 10/(d-c) mol·L－1（2分）

（3）1：1：1 （2分） （4）c（NO3-）≥0.3 mol·L－1（2分）

【解析】

試題分析：由于原溶液是無色的，所以一定不含黃色Fe3＋離子。根據實驗①證明可能含有CO32－、SO42－中的一種或兩種離子；根據實驗②證明0-a發生H＋+OH－=H2O，a-b發生Al3＋+3OH－=Al(OH)3↓、Mg2＋+2OH－=Mg(OH)2↓，NH4＋ +OH－=NH3H2O，Al(OH)3+OH－=AlO2-+2H2O，據此回答。

（1）根據上述分析，該溶液中一定不存在的陽離子有Fe3＋。

（2）在實驗②中，NaOH溶液滴至b～c段過程中沒有沉淀生成，也沒有沉淀溶解，只能是NH4＋ 與堿的反應，所以發生的離子反應方程式為NH4+ + OH-= NH3·H2O；當NaOH過量時，發生反應Al(OH)3+ OH-= AlO2-+ 2H2O，根據圖像可知，反應的氫氧化鋁為0.01mol，則NaOH的物質的量也為0.01mol， NaOH溶液的濃度為0.01mol÷(d-c)×10-3L=10/(d-c) mol·L－1；

（3）根據上述分析可知，氫氧化鋁的物質的量為0.01mol，即溶液中的Al3＋為0.01mol，氫氧化鎂為0.01mol，溶液中的Mg2＋為0.01mol，根據化學反應Al3＋+3OH－=Al(OH)3↓、Mg2＋+2OH－=Mg(OH)2↓，溶液中的Mg2＋和Al3＋一共消耗0.05molOH-，所以圖像中一個單位為0.01mol，則原溶液中含有的Mg2＋、Al3＋、H＋的物質的量之比1:1:1。

（4）根據上述分析，溶液中含有Mg2＋，因為MgCO3 是沉淀，則原溶液中沒有CO32-，只有SO42-，BaSO4沉淀的物質的量為6.99g÷233g/mol=0.03mol，H＋的物質的量為0.01mol，Mg2＋的物質的量為0.01mol，Al3＋的物質的量為0.01mol，NH4＋ 的物質的量為0.03mol，因為溶液呈電中性，若沒有其他陽離子，原溶液中的NO3－的物質的量為0.01+0.01×2+0.01×3+0.03-0.03×2=0.03mol，濃度為c(NO3－)=0.03mol÷0.1L=0.3 mol·L－1，若溶液中還有其它陽離子，則c(NO3－)的取值范圍為c（NO3-）≥0.3 mol·L－1。