Question

【題目】2017年3月21日是第二十五屆“世界水日”，保護水資源，合理利用廢水節(jié)省水資源，加強廢水的回收利用已被越來越多的人所關(guān)注。已知：某無色廢水中可能含有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，進行了三組實驗，其操作和有關(guān)圖像如下所示：

請回答下列問題：

（1）根據(jù)上述3組實驗可以分析廢水中一定不存在的陰離子是__________，一定存在的陽離子是______________________。

（2）寫出實驗③圖像中沉淀達到最大量且質(zhì)量不再發(fā)生變化階段發(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）若通過實驗確定原廢水中c(Na＋)=0.14 mol·L-1,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·L-1。（若不存在或不確定則此空不填）

Answer 1

【答案】 CO32- Na+、H+、Al3+、NH4+ NH4+ + OH﹣ = NH3·H2O 1：1 0.546g 存在 0.36 mol·L-1

【解析】(1)無色廢水確定無Fe3+，根據(jù)實驗①確定有Na+，根據(jù)實驗②確定有SO42-，根據(jù)實驗③確定有Al3+，一定不含Fe3+、Mg2+，因為CO32-與Al3+不能共存，所以無CO32-；故溶液中存在的離子為：Na+、Al3+、NH4+、H+、SO42-，廢水中一定不存在的離子有Fe3+、Mg2+、CO32-，故廢水中一定不存在的陰離子是CO32-，一定存在的陽離子是Na+、Al3+、NH4+、H+；

(2)實驗③圖像中沉淀達到最大量，繼續(xù)滴加NaOH溶液，與溶液里的NH4+ 作用生成NH3·H2O，此時沉淀質(zhì)量不再發(fā)生變化，反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式NH4+ + OH﹣ = NH3·H2O；

(3)已知硫酸鋇沉淀為2.33g，則n(SO42-)==0.01mol，
根據(jù)圖象可知與Al(OH)3反應(yīng)的OH-為：n(OH-)=0.007mol，
Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O
n(Al3+) 0.007mol
所以n(Al3+)=0.007mol，將鋁離子沉淀需要氫氧化鈉0.021mol，所以溶液中H+消耗氫氧化鈉0.014mol，氫離子的物質(zhì)的量是0.014mol，
NH4++OH-=NH3H2O，消耗氫氧化鈉0.007mol，所以銨根離子的物質(zhì)的量是0.007mol，原溶液中c(NH4+)與c(Al3+)的比值為1：1；

生成Al(OH)3的質(zhì)量為0.007mol×78g/mol=0.546g；

(4)溶液中存在的離子為：Na+、Al3+、NH4+、H+、SO42-，已知硫酸鋇沉淀為2.33g，則n(SO42-)==0.01mol，另外n(Al3+)=0.007mol，n(H+)=0.014mol，n(NH4+)=0.007mol，溶液中存在電荷守恒，3n(Al3+)+n(H+)+n(NH4+)+n(Na+)=3×0.007mol+0.014mol+0.007mol+0.14 mol·L-1×0.1L=0.056mol≠2n(SO42-)=0.02mol，則一定含有NO3-，且n(NO3-)=0.056mol-0.02mol=0.036mol，c(NO3-)==0.36mol/L。