Question

某溶液中可能含有H⁺、NH₄⁺、Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Fe²⁺、CI^-、CO₃^2-、NO₃^-中的几种．①若加入锌粒，产生无色无味的氢气；②若加入NaOH溶液，产生白色沉淀，且产生的沉淀量与加入NaOH的物质的量之间的关系如图所示．回答下列问题：
（1）溶液中肯定不存在的离子是

 

（2）溶液中肯定存在的阳离子是

 

其物质的量之比是

 

（3）溶液中肯定存在的阴离子其物质的量是

 

（4）溶液中可能存在的离子是

 

．

Answer 1

考点：物质的检验和鉴别的实验方案设计

专题：物质检验鉴别题

分析：加锌产生无色无味气体说明锌与氢离子反应生成氢气，溶液中有大量氢离子，则没有CO₃^2-、NO₃^-，加氢氧化钠产生白色沉淀说明不含Fe²⁺；当溶液中含H⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Al³⁺、时，加入氢氧化钠，先与氢离子反应，再与镁、铝离子反应生成氢氧化物沉淀，再与铵根反应得到一水合氨，再与氢氧化铝反应生成偏铝酸钠，对应图象是先在x轴上，再逐渐增大，再平行x轴，再减小，可以对照图象求出各离子的量即可．

解答： 解：根据①可知，溶液显酸性，则溶液中一定不存在CO₃^2-和NO₃^-；
根据②可知，产生的是白色沉淀，说明不存在Fe²⁺；根据产生的沉淀量与加入NaOH的物质的量之间的关系图可知，溶液中一定含有Mg²⁺、Al³⁺；又因为当沉淀达到最大值时，继续加入氢氧化钠，沉淀不变，这说明溶液中还存在NH₄⁺，根据溶液电中性可知，溶液中一定存在阴离子Cl^-；即一定含有：H⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Cl^-，一定不含
CO₃^2-、NO₃^-、Fe²⁺，可能含有Na⁺．
根据图象可知，第一阶段为氢离子与氢氧化钠反应，消耗氢氧化钠为0.1mol，则n（H⁺）=0.1mol；
第三阶段为铵根离子与氢氧化钠反应，消耗氢氧化钠为0.7mol-0.5mol=0.2mol，则n（NH₄⁺）=0.2mol；
最后阶段为氢氧化钠溶解氢氧化铝，消耗氢氧化钠0.8mol-0.7mol=0.1mol，则n[Al（OH）₃]=0.1mol，根据铝元素守恒可知n（Al³⁺）=0.1mol；
第二阶段为氢氧化钠沉淀镁离子、铝离子，共消耗氢氧化钠为0.5mol-0.1mol=0.4mol，则n（Mg²⁺）=（0.4mol-0.1mol×3）×

1

2

=0.05mol，
（1）溶液中肯定不存在的离子是：CO₃^2-、NO₃^-、Fe²⁺，故答案为：CO₃^2-、NO₃^-、Fe²⁺；
（2）溶液中肯定存在的阳离子是H⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Al³⁺，其物质的量之比是0.1：0.2：0.05：0.1=2：4：1：2，故答案为：H⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Al³⁺；2：4：1：2；
（3）溶液中肯定存在的阴离子是Cl^-，根据电荷守恒：n（H⁺）+n（NH₄⁺）+2n（Mg²⁺）+3n（Al³⁺）=n（Cl^-）=0.1+0.2+2×0.05+3×0.1=0.7mol，溶液中还可能含有：Na⁺，所以氯离子的物质的量≥0.7mol，故答案为：≥0.7mol；
（4）溶液中可能存在的离子是Na⁺，故答案为：Na⁺．

点评：本题是一道关于离子反应和离子检验知识的题目，考查学生分析和解决问题的能力，难度较大．