Question

某无色稀溶液X中，可能含有下表所列离子中的某几种．

阴离子	CO32-、SiO32-、AlO2-、Cl-
阳离子	Al3+、Cu2+、Mg2+、NH4+、Na+

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Y体积（V）的关系如图所示．
（1）若Y是盐酸，则溶液中含有的金属阳离子是______，ab段发生反应的总离子方程式为______，Oa段上表中参加反应的离子的物质的量之比为______[要标明离子符号，如n（Na⁺）]．
（2）若Y是NaOH溶液，则bc段反应的离子方程式为______．若不考虑离子的水解因素，忽略H⁺和OH^-影响，且溶液中只存在四种离子，则它们的离子个数比为______[按阳离子在前，阴离子在后，高价在前，低价在后的顺序排列]．

Answer 1

【答案】分析：溶液无色说明溶液中不含铜离子；
（1）如果Y是盐酸，向溶液中加盐酸，先生成沉淀，当a-b段时，沉淀的量不变化，盐酸和碳酸根离子反应生成气体，则溶液中不含镁离子、铝离子；当b-c段时沉淀的质量减少，部分沉淀和盐酸反应，部分沉淀和盐酸不反应，说明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，所以溶液中含有的阳离子是钠离子；
（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铜离子；
（1）如果Y是盐酸，向溶液中加盐酸，先生成沉淀，当a-b段时，沉淀的量不变化，盐酸和碳酸根离子反应生成气体，则溶液中不含镁离子、铝离子；当b-c段时沉淀的质量减少，部分沉淀和盐酸反应，部分沉淀和盐酸不反应，说明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，所以溶液中含有的阳离子是钠离子．
通过以上分析知，溶液中含有的阳离子是钠离子，ab段发生反应是碳酸根离子和氢离子反应生成二氧化碳和水，离子方程式为：CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑；根据图象知，氢氧化铝和盐酸反应需要1v盐酸，偏铝酸根离子和硅酸根离子和盐酸反应需要盐酸4V盐酸，有关反应方程式为：AlO₂^-+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓、SiO₃^2-+2H⁺=H₂SiO₃ ↓、Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O，根据方程式知，SiO₃^2-生成H₂SiO₃需要盐酸的体积与AlO₂^-生成Al（OH）₃ 需要盐酸的体积之比==11：2，
故答案为：Na⁺；CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑；11：2；
（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．
Y是NaOH溶液，则bc段是氢氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水，离子方程式为：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
和铵根离子需要氢氧化钠的体积是2v，氢氧化铝和氢氧化钠反应需要氢氧化钠的体积是1v，则生成氢氧化铝需要氢氧化钠的体积是3V，生成氢氧化镁需要氢氧化钠的体积是1V，则n（Al³⁺）：n（Mg²⁺）：n（NH₄⁺）=1：：2=2：1：4，溶液中阴阳离子所带电荷相等知，n（Al³⁺）：n（Mg²⁺ ）：n（NH₄⁺）、n（Cl^- ）=2：1：4：12，即N（Al³⁺）：N（Mg²⁺ ）：N（NH₄⁺）、N（Cl^- ）=2：1：4：12，
故答案为：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；N（Al³⁺）：N（Mg²⁺ ）：N（NH₄⁺）、N（Cl^- ）=2：1：4：12．
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．