Question

【题目】某无色稀溶液X中，可能含有下表所列离子中的某几种．

阴离子	CO32﹣、SiO32﹣、AlO2﹣、Cl﹣
阳离子	Al3+、Fe3+、Mg2+、NH4+、Na+

现取该溶液适量，向其中加入某试剂Y，产生沉淀的物质的量（n）与加入试剂体积（V）的关系如图所示．

（1）若Y是盐酸，则oa段转化为沉淀的离子（指来源于X溶液的，下同）是 ， ab段发生反应的离子是 ， bc段发生反应的离子方程式为 ．
（2）若Y是NaOH溶液，则X中一定含有的阳离子是 ， 其物质的量之比为 ， ab段反应的离子方程式为 ．

Answer 1

【答案】
（1）AlO2﹣、SiO32﹣； CO32﹣； Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O
（2）Al3+、Mg2+、NH4+；2：1：4； NH4++OH﹣═NH3?H2O
【解析】解：（1）某无色稀溶液X中，无色溶液中不会含有Fe3+，加入盐酸后能形成的沉淀有Al（OH）3、H2SiO3，前者能溶于过量盐酸中而后者不能，所以由图象知溶液中含有SiO32﹣、AlO2﹣；则oa段发生反应的离子为AlO2﹣、SiO32﹣；ab段发生的反应沉淀的量不变，所以ab段为盐酸与CO32﹣反应，bc段沉淀减少，则是Al（OH）3溶解于盐酸，其反应的离子方程式为：Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O．

故答案为：AlO2﹣、SiO32﹣；CO32﹣；Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O；（2）若Y是氢氧化钠，向溶液中加氢氧化钠溶液，先生成沉淀，溶液中可能含Al3+、Mg2+或两者中的一种，由于弱碱阳离子和弱酸根会双水解而不能共存，即溶液中不含CO32﹣、SiO32﹣、AlO2﹣，由于溶液一定要保持电中性，故溶液中一定含Cl﹣；当a﹣b段时，沉淀的量不变化，是氢氧化钠和铵根离子反应生成气体：NH4++OH﹣═NH3H2O，即溶液中含NH4+；当b﹣c段时沉淀的质量减少但没有完全溶解，即部分沉淀和氢氧化钠反应，部分沉淀不反应，说明溶液中有Al3+、Mg2+，即bc段的反应为：Al（OH）3+OH﹣═AlO2﹣+2H2O．

即则X中一定含有的离子是Al3+、Mg2+、NH4+、Cl﹣；由于溶液中有Al3+、Mg2+，故oa段转化为沉淀的离子是Al3+、Mg2+，ab段是氢氧化钠和铵根离子反应生成气体，反应的离子方程式为NH4++OH﹣═NH3H2O；溶液中有Al3+、Mg2+，即沉淀中含Al（OH）3和Mg（OH）2，故bc段的反应为：Al（OH）3+OH﹣═AlO2﹣+2H2O，

NH4+反应需要NaOH的体积是2V，由于Al（OH）3溶解时需要的NaOH的体积是V，则生成Al（OH）3需要的NaOH的体积是3V，而生成Mg（OH）2和Al（OH）3共消耗NaOH的体积为4V，则生成Mg（OH）2需要NaOH溶液的体积是V，则n（Al3+）：n（Mg2+）：n（NH4+）=2：1：4，

故答案为：Al3+、Mg2+、NH4+；2：1：4；NH4++OH﹣═NH3H2O．

（1）无色溶液中不会含有Fe3+，加入盐酸后能形成的沉淀有Al（OH）3、H2SiO3，前者能溶于过量盐酸中而后者不能，由图象知溶液中肯定含有AlO2﹣、SiO32﹣．

oa段发生反应的离子为AlO2﹣、SiO32﹣，ab段为CO32﹣，bc段则是Al（OH）3溶解；（2）当向溶液中加入NaOH时，生成的沉淀为Mg（OH）2、Al（OH）3，ab段是NH4+与OH﹣之间发生反应，因Mg2+、Al3+不能与CO32﹣、SiO32﹣、AlO2﹣共存，故此时溶液中阴离子只有Cl﹣．结合图象，溶解Al（OH）3、与NH4+作用、生成Al（OH）3消耗的NaOH体积比为1：2：3；由此可求出与Mg2+反应时消耗的NaOH体积与溶解Al（OH）3消耗NaOH 溶液一样多，故溶液中n（Al3+）：n（Mg2+）：n（NH4+）=2：1：4，最后就得到各种离子物质的量比．