Question

14．如图1，溶液A中可能含有Mg²⁺、Cu²⁺、Al³⁺、Fe²⁺四种阳离子，B为淡黄色固体，旋开E后，有气体放出和白色沉淀生成，淡黄色固体的物质的量与产生沉淀的质量关系如图2．

（1）则溶液中含有的阳离子有Mg²⁺、Al³⁺．
（2）写出图2曲线a～b段反应的离子方程式2Na₂O₂+2H₂O═4Na⁺+4OH^-+O₂↑，Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（3）A溶液中存在的阳离子的物质的量浓度之比为1：2．

Answer 1

分析 由图可知白色沉淀能部分溶于氢氧化钠，可知沉淀为氢氧化镁和氢氧化铝；横坐标为0-4moL时发生的化学反应是：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，沉淀为最大值时，该阶段消耗4mol过氧化钠即8molNaOH，根据OH^-守恒，2n[Mg（OH）₂]+3n[Al（OH）₃]=n（NaOH），结合元素守恒n（Mg²⁺）=n[Mg（OH）₂]、n（Al³⁺）=n[Al（OH）₃]；横坐标为4-5moL时，发生的化学反应是：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，Al（OH）₃完全溶解消耗消耗1moL过氧化钠即2molNaOH，根据消耗的氢氧化钠计算n[Al（OH）₃]，再根据铝元素守恒可知，n（Al³⁺）=n[Al（OH）₃]，据此计算解答．

解答 解：（1）若溶液中有Cu²⁺会生成蓝色沉淀，有Fe³⁺会生成红褐色沉淀，题中只有白色沉淀，而且由图可知白色沉淀能部分溶于氢氧化钠，可知沉淀为氢氧化镁和氢氧化铝，所以溶液中的离子为：Mg²⁺、Al³⁺．故答案为：Mg²⁺、Al³⁺；
（2）横坐标为4-5moL时，发生的化学反应是：Na₂O₂先与水反应：2Na₂O₂+2H₂O═4Na⁺+4OH^-+O₂↑，生成的NaOH将Al（OH）₃溶解：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：2Na₂O₂+2H₂O═4Na⁺+4OH^-+O₂↑；Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（3）Al（OH）₃完全溶解消耗消耗1moL过氧化钠即2molNaOH，由方程式可知n[Al（OH）₃]=n（NaOH）=2mol，根据铝元素守恒可知，n（Al³⁺）=n[Al（OH）₃]=2mol；
横坐标为0-4moL时发生的化学反应是：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓沉淀为最大值时，该阶段消耗4mol过氧化钠即8molNaOH，根据OH^-守恒，2n[Mg（OH）₂]+3n[Al（OH）₃]=n（NaOH），Mg²⁺物质的量为1mol，故Mg²⁺、Al³⁺的物质的量浓度之比为1：2，故答案为：1：2．

点评 本题考查了离子的存在的分析判断，侧重于考查学生的实验探究能力和分析图象的能力，题目难度中等，注意把握实验原理是解题的关键．