Question

20．有一无色透明溶液，可能含Al³⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺、K⁺、OH^-、CO₃^2-、Cl^-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图表示．
试推断：
（1）该溶液中以上离子一定存在的有Al³⁺、Mg²⁺、Cl^-，一定不存在的有Fe³⁺、Cu²⁺、OH^-、CO₃^2-．
（2）上述溶液中至少有AlCl₃、MgCl₂（填化学式）等物质混合而成，其物质的量的比为1：1．
（3）写出图中a→b变化过程的离子方程式Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（4）为进一步确定溶液中其他的阳离子，应该补充的实验是用洁净铂丝蘸取少量溶液，在酒精灯火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察，火焰呈紫色，则溶液中含K⁺，若没有观察到火焰呈紫色，则溶液中不含K⁺．

Answer 1

分析 该溶液为无色透明溶液，则溶液中不含Fe³⁺、Cu²⁺，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-、OH^-；
（1）根据以上分析判断；
（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；
（4）溶液中的钾离子无法确定，根据焰色反应可以判断是否存在．

解答 解：该溶液为无色透明溶液，则溶液中不含Fe³⁺、Cu²⁺，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-、OH^-；
（1）根据以上分析可知，溶液中一定存在Cl^-、Al³⁺、Mg²⁺，不存在的离子为Fe³⁺、Cu²⁺、OH^-、CO₃^2-；
故答案为：Cl^-、Al³⁺、Mg²⁺；Fe³⁺、Cu²⁺、OH^-、CO₃^2-；
（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：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）溶液中的钾离子无法确定，钾元素的焰色反应为紫色，所以可以通过焰色反应判断是否存在，其操作为：用洁净铂丝蘸取少量溶液，在酒精灯火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察，火焰呈紫色，则溶液中含K⁺，若没有观察到火焰呈紫色，则溶液中不含K⁺；
故答案为：用洁净铂丝蘸取少量溶液，在酒精灯火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察，火焰呈紫色，则溶液中含K⁺，若没有观察到火焰呈紫色，则溶液中不含K⁺．

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．