Question

6．某无色稀溶液X中，可能含有下表所列离子中的某几种．现取该溶液适量，向其中加入某试剂Y，产生沉淀的物质的量（n）与加入试剂体积（V）的关系如图所示．

阴离子	CO32-、Si32-、AlO2-、Cl-
氧离子	Al3+、Fe3+、Mg2+、NH4+、Na+

（1）若Y是盐酸，则X中一定含有的离子是CO₃^2-、SiO₃^2-、AlO₂^-、Na⁺，oa段发生反应的离子方程式SiO₃^2-+2H⁺═H₂SiO₃↓、AlO₂^-+H⁺+H₂O═Al（OH）₃↓，（指来源于X溶液的，下同） ab段发生反应的离子方程式CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-、HCO₃^-+H⁺═H₂O+CO₂↑，bc段发生反应的离子方程式Al（OH）₃+3H⁺═Al³⁺+3H₂O．
（2）若Y是NaOH溶液，则X中一定含有的离子是Al³⁺、Mg²⁺、NH₄⁺、Cl^-，则oa段转化为沉淀的离子是Al³⁺、Mg²⁺，ab段反应的离子方程式为NH₄⁺+OH^-═MH₃•H₂O．bc段反应的离子方程式为Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O．

Answer 1

分析 溶液无色说明溶液中不含Fe³⁺；
（1）如果Y是盐酸，向溶液中加盐酸，先生成沉淀，则溶液中可能含SiO₃^2-、AlO₂^-或两者中的一种，即生成的沉淀为H₂SiO₃、Al（OH）₃或两者中的一种，则溶液中不含Al³⁺、Mg²⁺；当a-b段时，沉淀的量不变化，发生的是盐酸和碳酸根离子反应生成气体；当b-c段时沉淀的质量减少，即部分沉淀和盐酸反应，部分沉淀和盐酸不反应，说明生成的沉淀既有H₂SiO₃又有Al（OH）₃，原溶液中有硅酸根离子和偏铝酸根离子，弱酸根离子和铵根离子能双水解，所以溶液中不含NH₄⁺，含有的阳离子是Na⁺；
（2）若Y是氢氧化钠，向溶液中加氢氧化钠溶液，先生成沉淀，当a-b段时，沉淀的量不变化，氢氧化钠和铵根离子反应生成气体；当b-c段时沉淀的质量减少，部分沉淀和氢氧化钠反应，部分沉淀不反应，说明溶液中有铝根离子和镁离子，则溶液中不含硅酸根离子、碳酸根离子和偏铝酸根离子，所以溶液中含有的阴离子是氯离子．

解答 解：溶液无色说明溶液中不含Fe³⁺；
（1）如果Y是盐酸，向溶液中加盐酸，先生成沉淀，则溶液中可能含SiO₃^2-、AlO₂^-或两者中的一种，即生成的沉淀为H₂SiO₃、Al（OH）₃或两者中的一种，则溶液中不含Al³⁺、Mg²⁺；当a-b段时，沉淀的量不变化，发生的是盐酸和碳酸根离子反应生成气体：CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，HCO₃^-+H⁺═H₂O+CO₂↑；当b-c段时沉淀的质量减少，即部分沉淀和盐酸反应：Al（OH）₃+3H⁺═Al³⁺+3H₂O，部分沉淀和盐酸不反应，说明生成的沉淀既有H₂SiO₃又有Al（OH）₃，原溶液中有SiO₃^2-和AlO₂^-，则oa段发生反应的离子方程式SiO₃^2-+2H⁺═H₂SiO₃↓，AlO₂^-+H⁺+H₂O═Al（OH）₃↓，由于SiO₃^2-和AlO₂^-和铵根离子能双水解，所以溶液中不含NH₄⁺，含有的阳离子是Na⁺．
则X中一定含有的离子是CO₃^2-、SiO₃^2-、AlO₂^-、Na⁺，oa段发生反应的离子方程式SiO₃^2-+2H⁺═H₂SiO₃↓，AlO₂^-+H⁺+H₂O═Al（OH）₃↓，ab段发生反应的离子方程式CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，HCO₃^-+H⁺═H₂O+CO₂↑，bc段发生反应的离子方程式：Al（OH）₃+3H⁺═Al³⁺+3H₂O．
故答案为：CO₃^2-、SiO₃^2-、AlO₂^-、Na⁺；SiO₃^2-+2H⁺═H₂SiO₃↓、AlO₂^-+H⁺+H₂O═Al（OH）₃↓；CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-、HCO₃^-+H⁺═H₂O+CO₂↑；Al（OH）₃+3H⁺═Al³⁺+3H₂O；
（2）若Y是氢氧化钠，向溶液中加氢氧化钠溶液，先生成沉淀，溶液中可能含Al³⁺、Mg²⁺或两者中的一种，由于弱碱阳离子和弱酸根会双水解而不能共存，即溶液中不含CO₃^2-、SiO₃^2-、AlO₂^-，由于溶液一定要保持电中性，故溶液中一定含Cl^-；当a-b段时，沉淀的量不变化，是氢氧化钠和铵根离子反应生成气体：NH₄⁺+OH^-═MH₃•H₂O，即溶液中含NH₄⁺；当b-c段时沉淀的质量减少但没有完全溶解，即部分沉淀和氢氧化钠反应，部分沉淀不反应，说明溶液中有Al³⁺、Mg²⁺，即bc段的反应为：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O．
即则X中一定含有的离子是Al³⁺、Mg²⁺、NH₄⁺、Cl^-；由于溶液中有Al³⁺、Mg²⁺，故oa段转化为沉淀的离子是Al³⁺、Mg²⁺，ab段是氢氧化钠和铵根离子反应生成气体，反应的离子方程式为NH₄⁺+OH^-═MH₃•H₂O；溶液中有Al³⁺、Mg²⁺，即沉淀中含Al（OH）₃和Mg（OH）₂，故bc段的反应为：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：Al³⁺、Mg²⁺、NH₄⁺、Cl^-；Al³⁺、Mg²⁺；NH₄⁺+OH^-═MH₃•H₂O；Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O．

点评 本题考查了溶液中离子的判断，能明确离子的性质是解本题的关键，会根据图象确定溶液中存在的离子及其含量，难度不大．