Question

6．某無色稀溶液X中，可能含有下表所列離子中的某幾種．

陰離子	CO32-、SiO32-、AlO2-、Cl-
陽離子	Al3+、Fe3+、Mg2+、NH4+、Na+

現(xiàn)取該溶液適量，向其中加入某試劑Y，產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)的量（n）與加入試劑體積（V）的關(guān)系圖所示．（提示：銨根和偏鋁酸根不能共存）
（1）若Y是鹽酸，則X溶液中一定含有的離子是SiO₃^2-、AlO₂^-、CO₃^2-、Na⁺，ab段發(fā)生反應(yīng)的總離子方程式為CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑，圖中Oa段與Y溶液反應(yīng)的離子的物質(zhì)的量之比為【要標(biāo)明離子符號(hào)，如n（Na⁺）】．
（2）若Y是NaOH溶液，則ab段反應(yīng)的離子方程式為NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O； bc段反應(yīng)的離子方程式為Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．若不考慮離子的水解因素，忽略H⁺和OH^-，且溶液中只存在4種離子，則它們的離子個(gè)數(shù)比為【要標(biāo)明離子符號(hào)，如n（Na⁺），按陽離子在前，陰離子在后，高價(jià)在前，低價(jià)在后得順序排列】．

Answer 1

分析 溶液無色說明溶液中不含F(xiàn)e³⁺；
（1）如果Y是鹽酸，向溶液中加鹽酸，先生成沉淀，則溶液中可能含SiO₃^2-、AlO₂^-或兩者中的一種，即生成的沉淀為H₂SiO₃、Al（OH）₃或兩者中的一種，則溶液中不含Al³⁺、Mg²⁺；當(dāng)a-b段時(shí)，沉淀的量不變化，發(fā)生的是鹽酸和碳酸根離子反應(yīng)生成氣體；當(dāng)b-c段時(shí)沉淀的質(zhì)量減少，即部分沉淀和鹽酸反應(yīng)，部分沉淀和鹽酸不反應(yīng)，說明生成的沉淀既有H₂SiO₃又有Al（OH）₃，原溶液中有硅酸根離子和偏鋁酸根離子，弱酸根離子和銨根離子能雙水解，所以溶液中不含NH₄⁺，含有的陽離子是Na⁺；
（2）若Y是氫氧化鈉，向溶液中加氫氧化鈉溶液，先生成沉淀，當(dāng)a-b段時(shí)，沉淀的量不變化，氫氧化鈉和銨根離子反應(yīng)生成氣體；當(dāng)b-c段時(shí)沉淀的質(zhì)量減少，部分沉淀和氫氧化鈉反應(yīng)，部分沉淀不反應(yīng)，說明溶液中有鋁根離子和鎂離子，則溶液中不含硅酸根離子、碳酸根離子和偏鋁酸根離子，所以溶液中含有的陰離子是氯離子，利用電荷守恒原理求出n（Cl^-），然后求解離子個(gè)數(shù)比．

解答 解：溶液無色說明溶液中不含F(xiàn)e³⁺；
（1）如果Y是鹽酸，向溶液中加鹽酸，先生成沉淀，則溶液中可能含SiO₃^2-、AlO₂^-或兩者中的一種，即生成的沉淀為H₂SiO₃、Al（OH）₃或兩者中的一種，則溶液中不含Al³⁺、Mg²⁺；當(dāng)a-b段時(shí)，沉淀的量不變化，發(fā)生的是鹽酸和碳酸根離子反應(yīng)生成氣體：CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，HCO₃^-+H⁺═H₂O+CO₂↑；當(dāng)b-c段時(shí)沉淀的質(zhì)量減少，即部分沉淀和鹽酸反應(yīng)：Al（OH）₃+3H⁺═Al³⁺+3H₂O，部分沉淀和鹽酸不反應(yīng)，說明生成的沉淀既有H₂SiO₃又有Al（OH）₃，原溶液中有SiO₃^2-和AlO₂^-，則oa段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式SiO₃^2-+2H⁺═H₂SiO₃↓，AlO₂^-+H⁺+H₂O═Al（OH）₃↓，由于SiO₃^2-和AlO₂^-和銨根離子能雙水解，所以溶液中不含NH₄⁺，含有的陽離子是Na⁺．
則X中一定含有的離子是CO₃^2-、SiO₃^2-、AlO₂^-、Na⁺，oa段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式SiO₃^2-+2H⁺═H₂SiO₃↓，AlO₂^-+H⁺+H₂O═Al（OH）₃↓，ab段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，HCO₃^-+H⁺═H₂O+CO₂↑，bc段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：Al（OH）₃+3H⁺═Al³⁺+3H₂O．根據(jù)圖象知，氫氧化鋁和鹽酸反應(yīng)需要1v鹽酸，偏鋁酸根離子和硅酸根離子和鹽酸反應(yīng)需要鹽酸4V鹽酸，有關(guān)反應(yīng)方程式為：AlO₂^-+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓、SiO₃^2-+2H⁺=H₂SiO₃ ↓、Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O，根據(jù)方程式知，SiO₃^2-生成H₂SiO₃需要鹽酸的體積與AlO₂^-生成Al（OH）₃ 需要鹽酸的體積之比=$\frac{4-\frac{1}{3}}{2}$=11：2，
故答案為：SiO₃^2-、AlO₂^-、CO₃^2-、Na⁺；CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑；n（SiO₃^2-）：n（AlO₂^-）=11：2；
（2）若Y是氫氧化鈉，向溶液中加氫氧化鈉溶液，先生成沉淀，當(dāng)a-b段時(shí)，沉淀的量不變化，氫氧化鈉和銨根離子反應(yīng)NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O；當(dāng)b-c段時(shí)沉淀的質(zhì)量減少，部分沉淀和氫氧化鈉反應(yīng)Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，部分沉淀不反應(yīng)，說明溶液中有鋁根離子和鎂離子，則溶液中不含硅酸根離子、碳酸根離子和偏鋁酸根離子，所以溶液中含有的陰離子是氯離子，Y是NaOH溶液，和銨根離子需要?dú)溲趸�鈉的體積是2v，氫氧化鋁和氫氧化鈉反應(yīng)需要?dú)溲趸�鈉的體積是1v，則生成氫氧化鋁需要?dú)溲趸�鈉的體積是3V，生成氫氧化鎂需要?dú)溲趸�鈉的體積是1V，則n（Al³⁺）：n（Mg²⁺）：n（NH₄⁺）=1：$\frac{1}{2}$：2=2：1：4，溶液中陰陽離子所帶電荷相等知，n（Al³⁺）：n（Mg²⁺ ）：n（NH₄⁺）、n（Cl^- ）=2：1：4：12，即N（Al³⁺）：N（Mg²⁺ ）：N（NH₄⁺）、N（Cl^- ）=2：1：4：12，
故答案為：NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O；Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；N（Al³⁺）：N（Mg²⁺ ）：N（NH₄⁺）、N（Cl^- ）=2：1：4：12．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了溶液中離子的判斷，能明確離子的性質(zhì)是解本題的關(guān)鍵，會(huì)根據(jù)圖象確定溶液中存在的離子及其含量，題目難度中等．