Question

10．有一透明溶液，已知其中可能含有Fe³⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、Al³⁺、NH₄⁺，加入一种淡黄色粉末固体时，加热有刺激性气味的混合气体放出，同时生成白色沉淀．当加入0.4mol淡黄色粉末时，产生气体0.3mol，继续加入淡黄色粉末时，产生无刺激性气味的气体，且加入淡黄色粉末时产生白色沉淀的量如图所示．
根据题意回答下列问题：
（1）淡黄色粉末为过氧化钠（填名称）．
（2）溶液中肯定有NH₄⁺、Al³⁺、Mg²⁺离子，肯定没有Fe³⁺和Cu²⁺离子．
（3）溶液中离子的物质的量之比为n（Mg²⁺）：n（Al³⁺）：n（NH₄⁺）=2：1：1．
（4）写出下列反应方程式：
①淡黄色粉末与水反应的化学方程式：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑．
②刺激性气味的气体产生的离子方程式：NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O．
③沉淀部分减少时的离子方程式：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O．

Answer 1

分析 淡黄色固体加入溶液中，并加热溶液时，有刺激性气体放出和白色沉淀生成，则淡黄色固体为Na₂O₂，图象中加入0.4mol过氧化钠后，沉淀减小，且没有完全溶解，则溶液中一定没有Fe³⁺和Cu²⁺，一定有NH₄⁺、Al³⁺、Mg²⁺，由图可知氢氧化镁为0.2mol，氢氧化铝为0.3mol-0.2mol=0.1mol，根据元素守恒计算Al³⁺、Mg²⁺物质的量，加入0.4mol过氧化钠之后，产生气体0.3mol，继续加入淡黄色粉末时，产生无刺激性气味的气体，说明此时铵根完全反应，所以产生气体0.3mol即为过氧化钠与水反应生成的氧气和铵根生成的氨气，据此分析解答．

解答 解：淡黄色固体加入溶液中，并加热溶液时，有刺激性气体放出和白色沉淀生成，则淡黄色固体为Na₂O₂，图象中加入0.4mol过氧化钠后，沉淀减小，且没有完全溶解，则溶液中一定没有Fe³⁺和Cu²⁺，一定有NH₄⁺、Al³⁺、Mg²⁺，由图可知氢氧化镁为0.2mol，氢氧化铝为0.3mol-0.2mol=0.1mol，根据元素守恒计算Al³⁺、Mg²⁺物质的量，加入0.4mol过氧化钠之后，产生气体0.3mol，继续加入淡黄色粉末时，产生无刺激性气味的气体，说明此时铵根完全反应，所以产生气体0.3mol即为过氧化钠与水反应生成的氧气和铵根生成的氨气，
（1）由上述分析可知，淡黄色固体为：Na₂O₂，名称为过氧化钠，故答案为：过氧化钠；
（2）由上述分析可知，溶液中肯定有离子NH₄⁺、Al³⁺、Mg²⁺，肯定没有Fe³⁺和Cu²⁺离子，故答案为：NH₄⁺、Al³⁺、Mg²⁺；Fe³⁺和Cu²⁺；
（3）由纵坐标可知：n（Mg²⁺）=n[Mg（OH）₂]=0.2mol，n（Al³⁺）=0.3mol-n[Mg（OH）₂]=0.1mol．
当n（Na₂O₂）=0.4mol时，由2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，可知n（O₂）=0.4mol×$\frac{1}{2}$=0.2mol，所以n（NH₄⁺）=n（NH₃）=0.3mol-n（O₂）=0.1mol，
故n（Mg²⁺）：n（Al³⁺）：n（NH₄⁺）=0.2mol：0.1mol：0.1mol=2：1：1，
故答案为：n（Mg²⁺）：n（Al³⁺）：n（NH₄⁺）=2：1：1；
（4）①由上述分析可知，淡黄色固体为：Na₂O₂，与水反应的化学方程式为2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，故答案为：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；
②刺激性气味的气体即氨气产生为铵根与氢氧根离子在加热条件下反应生成，离子方程式为：NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O，故答案为：NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O；
③沉淀部分减少即为氢氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水，离子方程式为：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O，故答案为：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O．

点评 本题考查无机离子推断、化学图象计算等，综合性很强，根据图象结合离子反应判断含有的离子是关键，难度很大，注意开始阶段加热，会导致氨气逸出．