Question

（2013?杭州一模）有一未知的无色溶液，只可能含有以下离子中的若干种（忽略由水电离产生的H⁺、OH^-）：H⁺、NH₄⁺、K⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、
Al³⁺，NO^3-、CO 32-、SO 42-，现取三份100mL溶液进行如下实验：
①第一份加足量AgNO₃溶液后，有白色沉淀产生．
②第二份加足里BaCl₂ 溶液后，有白色沉淀产生，经洗涤、干燥后，沉淀质量为6.99g．
③第三份逐滴滴加NaOH 溶液，测得沉淀与NaOH溶液的体积关系如图．根据上述实验．回答以下问题

（1）原溶液确定含有Mg²⁺、Al³⁺、NH 4 ⁺，其物质的量之比n（Mg²⁺）：n（Al³⁺）：n（NH 4 ⁺）=

1：1：2

．
（2）实验所加的NaOH 物质的量浓度．c（Na0H ）=

2

mol?L^-1
（3）原溶液中NO 3 ^-的物质的量为n （NO₃^-），则n（NO₃^-）的取值范围为：

n（NO₃^-）≥0.01mol

．

Answer 1

分析：根据实验现象判断Cu²⁺ 是否存在，根据图象判断Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺是否存在，K⁺不能和中学常见物质反应产生特殊现象进行判断，只能用焰色反应判断．本溶液是无色透明的，所以不含有Cu²⁺；根据①
推断一定不含有CO₃^2-、一定含有SO₄^2-；根据②得n（SO₄^2-）=3×10^-2mol；根据③得n（NH₄⁺）=0.02mol，据此即可解答．

解答：解：本溶液是无色透明的，所以不含有颜色的离子，故Cu²⁺一定不存在；
通过图象知，在加入过量的过氧化钠的过程中，一开始就有沉淀生成，说明不含有H⁺；沉淀部分溶解，推断一定含有Al³⁺；K⁺不能和中学常见物质反应产生特殊现象进行判断，只能用焰色反应判断，
①第一份加足量AgNO₃溶液后，有白色沉淀产生，推断一定有CO₃^2-、SO₄^2-两种中的一种．因通过图象知含有Al³⁺；铝离子和碳酸根离子发生双水解，不能共存，所以推断一定不含有CO₃^2-、一定含有SO₄^2-；
②第二份加足里BaCl₂ 溶液后，有白色沉淀产生，经洗涤、干燥后，沉淀质量为6.99g，推断生成3×10^-2molBaSO₄，所以n（SO₄^2-）=3×10^-2mol；
③第三份逐滴滴加NaOH 溶液，测得沉淀与NaOH溶液的体积关系如图，通过图象知，在加入过量的过氧化钠的过程中，一开始就有沉淀生成，说明不含有H⁺，沉淀部分溶解，推断一定含有Al³⁺；图象中有一段平台，说明加入OH^-时无沉淀生成，有NH₄⁺，NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O，最后溶液中有沉淀，说明溶液中含Mg²⁺，通过此实验无法判断是否含有K⁺，
（1）原溶液确定含有Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺，由图可知，沉淀最大时是氢氧化镁、氢氧化铝沉淀，且n[Mg（OH）₂]+n[Al（OH）₃]=0.02mol，沉淀最小时，为氢氧化镁，故n[Mg（OH）₂]=0.01mol，故n[Al（OH）₃]=0.02mol-0.01mol=0.01mol，根据铝元素守恒可知n（Al³⁺）=n[Al（OH）₃]=0.01mol，根据Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，需OH^-0.03mol；根据镁元素守恒可知原溶液中n（Mg²⁺）=n[Mg（OH）₂]=0.01mol，根据Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，需OH^-0.02mol；生成沉淀最大量时需OH^-0.05mol，由图可知消耗Na0H25mL，所以c（Na0H ）=

n

V

=

0.05mol

0.025L

=2mol?L^-1；
根据NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O，所以可得到NH₄⁺的物质的量为0.01L×2mol?L^-1=2×10^-2mol，所以可得到Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺，其物质的量之比n（Mg²⁺）：n（Al³⁺）：n（NH₄⁺）=0.01mol：0.01mol：2×10^-2mol=1：1：2，
故答案为：1：1：2；
（2）根据（1）的解析知：c（Na0H ）=

n

V

=

0.05mol

0.025L

=2mol?L^-1；
故答案为：2mol?L^-1；
（3）根据电荷守恒，阳离子的总电荷为n（Mg²⁺）×2+n（Al³⁺）×3+n（NH₄⁺）×1+n（K⁺）×1=0.07mol+n（K⁺）×1，阴离子的总电荷为n（SO₄^2-）×2+n（NO₃^-）×1=3×10^-2mol×2+n（NO₃^-）×1，
阳离子的总电荷等于阴离子所带的总电荷，0.07mol+n（K⁺）×1═3×10^-2mol×2+n（NO₃^-）×1，
因K⁺不能和中学常见物质反应产生特殊现象进行判断，只能用焰色反应判断，该实验无法判断其是否存在，所以n（NO₃^-）≥0.01mol，
故答案为：n（NO₃^-）≥0.01mol；

点评：本题主要考查了离子的共存、反应的计算，定性分析离子共存、定量分析离子的物质的量是解题的关键，题目难度中等．