Question

17．某無色稀溶液X中，可能含有下表所列離子中的某幾種．

陰離子	CO32-、SiO32-、AlO2-、Cl-
陽離子	Al3+、Fe3+、Mg2+、NH4+、Na+

現(xiàn)取該溶液適量，向其中加入某試劑Y，產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)的量（n）與加入試劑的體積（V）的關(guān)系如圖所示．（銨根和偏鋁酸根不能共存）
（1）若Y是鹽酸，則X中一定含有的離子是SiO₃^2-、AlO₂^-、CO₃^2-、Na⁺，bc段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Al（OH）₃+3H⁺═Al³⁺+3H₂O
（2）若Y是NaOH溶液，則X中一定含有的陰離子是Cl^-，假設(shè)X溶液只含這幾種離子，則溶液中各離子的物質(zhì)的量之比為n（Al^3+）：n（Mg²⁺）：n（NH₄⁺）：n（Cl^-）=2：1：3：11，ab段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O．

Answer 1

分析 溶液無色說明溶液中不含F(xiàn)e³⁺；
（1）如果Y是鹽酸，向溶液中加鹽酸，先生成沉淀，則溶液中可能含SiO₃^2-、AlO₂^-或兩者中的一種，即生成的沉淀為H₂SiO₃、Al（OH）₃或兩者中的一種，則溶液中不含Al³⁺、Mg²⁺；當(dāng)a-b段時，沉淀的量不變化，發(fā)生的是鹽酸和碳酸根離子反應(yīng)生成氣體；當(dāng)b-c段時沉淀的質(zhì)量減少，即部分沉淀和鹽酸反應(yīng)，部分沉淀和鹽酸不反應(yīng)，說明生成的沉淀既有H₂SiO₃又有Al（OH）₃，原溶液中有硅酸根離子和偏鋁酸根離子，弱酸根離子和銨根離子能雙水解，所以溶液中不含NH₄⁺，含有的陽離子是Na⁺；
（2）若Y是氫氧化鈉，向溶液中加氫氧化鈉溶液，先生成沉淀，當(dāng)a-b段時，沉淀的量不變化，氫氧化鈉和銨根離子反應(yīng)生成氣體；當(dāng)b-c段時沉淀的質(zhì)量減少，部分沉淀和氫氧化鈉反應(yīng)，部分沉淀不反應(yīng)，說明溶液中有鋁根離子和鎂離子，則溶液中不含硅酸根離子、碳酸根離子和偏鋁酸根離子，所以溶液中含有的陰離子是氯離子．

解答 解：溶液無色說明溶液中不含F(xiàn)e³⁺；
（1）如果Y是鹽酸，向溶液中加鹽酸，先生成沉淀，則溶液中可能含SiO₃^2-、AlO₂^-或兩者中的一種，即生成的沉淀為H₂SiO₃、Al（OH）₃或兩者中的一種，則溶液中不含Al³⁺、Mg²⁺；當(dāng)a-b段時，沉淀的量不變化，發(fā)生的是鹽酸和碳酸根離子反應(yīng)生成氣體：CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，HCO₃^-+H⁺═H₂O+CO₂↑；當(dāng)b-c段時沉淀的質(zhì)量減少，即部分沉淀和鹽酸反應(yīng)：Al（OH）₃+3H⁺═Al³⁺+3H₂O，部分沉淀和鹽酸不反應(yīng)，說明生成的沉淀既有H₂SiO₃又有Al（OH）₃，原溶液中有SiO₃^2-和AlO₂^-，則oa段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式SiO₃^2-+2H⁺═H₂SiO₃↓，AlO₂^-+H⁺+H₂O═Al（OH）₃↓，由于SiO₃^2-和AlO₂^-和銨根離子能雙水解，所以溶液中不含NH₄⁺，含有的陽離子是Na⁺．
則X中一定含有的離子是CO₃^2-、SiO₃^2-、AlO₂^-、Na⁺，oa段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式SiO₃^2-+2H⁺═H₂SiO₃↓，AlO₂^-+H⁺+H₂O═Al（OH）₃↓，ab段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，HCO₃^-+H⁺═H₂O+CO₂↑，bc段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：Al（OH）₃+3H⁺═Al³⁺+3H₂O．
故答案為：CO₃^2-、SiO₃^2-、AlO₂^-、Na⁺；Al（OH）₃+3H⁺═Al³⁺+3H₂O；
（2）若Y是氫氧化鈉，向溶液中加氫氧化鈉溶液，先生成沉淀，溶液中可能含Al³⁺、Mg²⁺或兩者中的一種，由于弱堿陽離子和弱酸根會雙水解而不能共存，即溶液中不含CO₃^2-、SiO₃^2-、AlO₂^-，由于溶液一定要保持電中性，故溶液中一定含Cl^-；當(dāng)a-b段時，沉淀的量不變化，是氫氧化鈉和銨根離子反應(yīng)生成氣體：NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O，即溶液中含NH₄⁺；當(dāng)b-c段時沉淀的質(zhì)量減少但沒有完全溶解，即部分沉淀和氫氧化鈉反應(yīng)，部分沉淀不反應(yīng)，說明溶液中有Al³⁺、Mg²⁺，即bc段的反應(yīng)為：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O．
即則X中一定含有的離子是Al³⁺、Mg²⁺、NH₄⁺、Cl^-；由于溶液中有Al³⁺、Mg²⁺，故oa段轉(zhuǎn)化為沉淀的離子是Al³⁺、Mg²⁺，ab段是氫氧化鈉和銨根離子反應(yīng)生成氣體，反應(yīng)的離子方程式為NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O；溶液中有Al³⁺、Mg²⁺，即沉淀中含Al（OH）₃和Mg（OH）₂，故bc段的反應(yīng)為：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O，
NH₄⁺反應(yīng)需要NaOH的體積是3V，由于Al（OH）₃溶解時需要的NaOH的體積是2V，則生成Al（OH）₃需要的NaOH的體積是6V，而生成Mg（OH）₂和Al（OH）₃共消耗NaOH的體積為8V，則生成Mg（OH）₂需要NaOH溶液的體積是2V，則n（Al³⁺）：n（Mg²⁺）：n（NH₄⁺）=2：1：3，根據(jù)溶液要呈電中性，即有：3n（Al³⁺）+2n（Mg²⁺）+n（NH₄⁺）=n（Cl^- ），故n（Cl^- ）=11，即有：n（Al^3+）：n（Mg²⁺）：n（NH₄⁺）：n（Cl^-）=2：1：3：11．
故答案為：Cl^-；n（Al^3+）：n（Mg²⁺）：n（NH₄⁺）：n（Cl^-）=2：1：3：11；NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O．

點評 本題考查離子檢驗及離子反應(yīng)，根據(jù)溶液的顏色結(jié)合題給圖象確定溶液中存在的離子，再結(jié)合物質(zhì)之間的反應(yīng)來確定微粒的量，同時考查學(xué)生思維的縝密性、考慮問題的全面性，題目較難．