Question

有一无色透明溶液，可能含Al³⁺、Fe³⁺、Mg²⁺、Na⁺、CO

2- 3

、Cl^-、NO

- 3

等离子中的若干种．现做如下实验：
（1）取少量该溶液，滴入用硝酸酸化的AgNO₃溶液，有白色沉淀生成．
（2）另取部分溶液，加入氢氧化钠，有白色沉淀产生，加入氢氧化钠的量与生成白色沉淀的量可用如图表示．
试推断：
（1）该溶液中一定存在

 

，一定不存在

 

．
（2）上述溶液中至少有

 

、

 

（填化学式）等物质混合而成；其物质的量比为

 

．
（3）写出图中a→b变化过程的离子方程式

 

．

Answer 1

分析：（1）该溶液为无色透明溶液，则溶液中不含Fe³⁺，向溶液中加入硝酸酸化的硝酸银溶液产生白色沉淀，则溶液中存在Cl^-，向溶液中加入氢氧化钠溶液，根据图象知，先随着加入氢氧化钠量的增多，沉淀的量增大，当达到一定程度后，再加入氢氧化钠，沉淀的量减少，但最终还有白色沉淀，说明溶液还含有Al³⁺、Mg²⁺，则溶液中不含CO₃^2-；
（2）根据OH^-+Al（OH）₃=AlO₂^-+2H₂O、3OH^-+Al³⁺=Al（OH）₃ ↓计算n（Al³⁺）及和铝离子反应的氢氧根离子的物质的量，沉淀量最大时，根据2OH^-+Mg²⁺=Mg（OH）₂ ↓计算镁离子的物质的量；
（3）沉淀溶解过程中发生的反应为：氢氧化铝和氢氧根离子生成偏铝酸根离子和水的反应．

解答：解：（1）该溶液为无色透明溶液，则溶液中不含呈黄色的Fe³⁺，向溶液中加入硝酸酸化的硝酸银溶液产生白色沉淀，说明加入溶液过程中生成了氯化银白色沉淀，则则溶液中存在Cl^-，向溶液中加入氢氧化钠溶液，根据图象知，随着加入氢氧化钠量的增多，沉淀的量逐渐增大，当达到一定程度后，再加入氢氧化钠溶液，沉淀的量减少，说明加入氢氧化钠溶液过程中生成偏铝酸钠，因为最终还有白色沉淀，说明溶液不仅含有Al³⁺还含有Mg²⁺，根据离子共存知，溶液中不含CO₃^2-，所以溶液中一定存在Cl^-、Al³⁺、Mg²⁺，不存在CO₃^2-、Fe³⁺，
故答案为：Cl^-、Al³⁺、Mg²⁺；CO₃^2-、Fe³⁺；
（2）根据（1）分析知，溶液中含有Cl^-、Al³⁺、Mg²⁺，所以溶液中最少含有两种物质：MgCl₂、AlCl₃，根据OH^-+Al（OH）₃=AlO₂^-+2H₂O知，n（Al（OH）₃ ）=（3.6-3）mol=0.6mol，根据原子守恒知，n（AlCl₃）=n（Al（OH）₃ ）=0.6mol，根据3OH^-+Al³⁺=Al（OH）₃ ↓知，生成氢氧化铝需要n（NaOH）=1.8mol，则生成氢氧化镁需要的n（MaOH）=（3-1.8）mol=1.2mol，根据2OH^-+Mg²⁺=Mg（OH）₂ ↓知，n（Mg²⁺）=0.6mol，根据原子守恒知，n（MgCl₂）=0.6mol，所以n（AlCl₃）：n（Mg²⁺）=0.6mol：0.6mol=1：1，
故答案为：MgCl₂、AlCl₃；1：1；
（3）沉淀溶解过程中发生的反应为：氢氧化铝和氢氧根离子生成偏铝酸根离子和水的反应，离子反应方程式为：OH^-+Al（OH）₃=AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：OH^-+Al（OH）₃=AlO₂^-+2H₂O．

点评：本题考查了镁铝化合物的有关计算，根据溶液的颜色、离子共存等来确定溶液中存在的离子，再结合图象分析溶液中存在物质的含量，注意氢氧化铝的两性，难度中等．