Question

1．某无色废水中可能含有H⁺、NH₄⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Mg²⁺、Na⁺、NO₃^-、CO₃^2-、SO₄^2-中的几种，为分析其成分，分别取废水样品100mL，进行了三组实验，其操作和有关图象如图所示：请回答下列问题：

（1）废水中一定不存在的离子有Fe³⁺、Mg²⁺、CO₃^2-
（2）写出实验③中所发生反应的离子反应方程式：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O
（3）在原溶液中c（NH₄⁺）与c（Al³⁺）的比值为1：1；NO₃^-是否存在？存在填（“存在”“不存在”或“不确定”）．

Answer 1

分析 无色废水确定无Fe³⁺，根据实验①确定有Na⁺，根据实验②确定有SO₄^2-，根据实验③确定有Al³⁺，一定不含Fe³⁺、Mg²⁺，因为CO₃^2-与Al³⁺不能共存，所以无CO₃^2-；故溶液中存在的离子为：Al³⁺、NH₄⁺、H⁺、SO₄^2-，根据硫酸钡沉淀求出n（SO₄^2-），根据图象求出n（Al³⁺）和n（H⁺），再根据电荷守恒确定有没有NO₃^-．

解答 解：（1）无色废水确定无Fe³⁺，根据实验①确定有Na⁺，根据实验②确定有SO₄^2-，根据实验③确定有Al³⁺，一定不含Fe³⁺、Mg²⁺，因为CO₃^2-与Al³⁺不能共存，所以无CO₃^2-；故溶液中存在的离子为：Na⁺、Al³⁺、NH₄⁺、H⁺、SO₄^2-，废水中一定不存在的离子有Fe³⁺、Mg²⁺、CO₃^2-，
故答案为：Fe³⁺、Mg²⁺、CO₃^2-；
（2）氢氧化铝能溶于氢氧化钠中，即Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（3）已知硫酸钡沉淀为2.33g，则n（SO₄^2-）=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，
 根据图象可知与Al（OH）₃的OH^-为：n（OH^-）=0.007mol，
  Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O         
  n（Al³⁺）    0.007mol         
所以n（Al³⁺）=0.007mol，将铝离子沉淀需要氢氧化钠0.021mol，所以溶液中H⁺消耗氢氧化钠0.014mol，氢离子的物质的量是0.014mol，
NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O，消耗氢氧化钠0.007mol，所以铵根离子的物质的量是0.007mol，原溶液中c（NH₄⁺）与c（Al³⁺）的比值为1：1，
铝离子0.007摩尔带0.021摩尔正电荷，氢离子0.014摩尔，铵根离子0.007摩尔，正电荷总物质的量超过0.042摩尔，而硫酸根只有0.01摩尔，带0.02摩尔负电荷，所以根据电荷守恒，必然有硝酸根离子，
故答案为：1：1；存在．

点评 本题考查了常见离子检验，现象的判断和离子检验，关键是图象分析离子特征和离子共存的判断，题目难度中等．