Question

10．有一透明溶液已知其中可能含有Mg²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、K⁺、Cl^-、HCO₃^-、SO₄^2-．當(dāng)加入一種淡黃色粉末狀固體物質(zhì)時(shí)，有刺激性氣味的混和氣體放出，同時(shí)生成白色沉淀．當(dāng)加入0.4mol淡黃色粉末時(shí)，共收集到0.4mol混和氣體，且此時(shí)生成的沉淀最多．此后繼續(xù)加入淡黃色粉末時(shí)，沉淀量逐漸減少，至加入0.45mol粉末后，沉淀量由0.25mol減少至0.15mol，再加入粉末后，沉淀就不再減少．由此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)判斷：
（1）淡黃色粉末的名稱(chēng)為過(guò)氧化鈉；
（2）溶液中肯定有Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺離子，肯定沒(méi)有Cu²⁺、Fe²⁺、HCO₃^-離子，可能有K⁺、Cl^-、SO₄^2-離子；
（3）寫(xiě)出下列反應(yīng)方程式
①淡黃粉末與水反應(yīng)2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；
②產(chǎn)生刺激性氣味氣體的離子方程式OH^-+NH₄⁺=NH₃↑+H₂O；
③加入淡黃色粉末的物質(zhì)的量由0.4mol至0.45mol時(shí)，沉淀部分消失，反應(yīng)的離子方程式為Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）溶液中陽(yáng)離子的物質(zhì)量之比為（H⁺及沒(méi)有確定的離子除外）n（Mg²⁺）：n（Al³⁺）：n（NH₄⁺）=3：2：4．

Answer 1

分析 有一透明溶液已知其中可能含有Mg²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、K⁺、Cl^-、HCO₃^-、SO₄^2-．當(dāng)加入一種淡黃色粉末狀固體物質(zhì)時(shí)，有刺激性氣味的混和氣體放出，同時(shí)生成白色沉淀，說(shuō)明溶液中一定不含有Cu²⁺、Fe²⁺，推斷淡黃色固體粉末為過(guò)氧化鈉，與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氧氣，刺激性氣味的混和氣體為NH₃和O₂，說(shuō)明含有NH₄⁺，當(dāng)加入0.4mol淡黃色粉末時(shí)，共收集到0.4mol混和氣體，2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，OH^-+NH₄⁺=NH₃•H₂O，生成氧氣為0.2mol，生成氨氣為0.2mol，所以生成氫氧化鈉和銨根反應(yīng)的為0.2mol，生成沉淀反應(yīng)的氫氧化鈉物質(zhì)的量為0.6mol，且此時(shí)生成的沉淀最多．此后繼續(xù)加入淡黃色粉末時(shí)，沉淀量逐漸減少，至加入0.45mol粉末后，沉淀量由0.25mol減少至0.15mol，證明一定含有Al³⁺，說(shuō)明溶液中一定不含有HCO₃^-，且Al³⁺物質(zhì)的量為0.1mol，生成1molAl（OH）₃需要3molNaOH，沉淀量由0.25mol減少至0.15mol，剩余的氫氧化鈉為0.3mol，生成沉淀為0.15mol，說(shuō)明沉淀為二價(jià)金屬離子形成的沉淀為Mg（OH）₂，溶解1molAl（OH）₃，Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，需要1molNaOH，再加入0.05mol過(guò)氧化鈉反應(yīng)生成1mol氫氧化鈉，再加入粉末后，沉淀就不再減少．，依據(jù)分析判斷元溶液中一定含有Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、一定不含有Cu²⁺、Fe²⁺、HCO₃^-，可能含有K⁺、Cl^-、SO₄^2-中的一種或幾種，據(jù)此分析回答問(wèn)題．

解答 解：有一透明溶液已知其中可能含有Mg²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、K⁺、Cl^-、HCO₃^-、SO₄^2-．當(dāng)加入一種淡黃色粉末狀固體物質(zhì)時(shí)，有刺激性氣味的混和氣體放出，同時(shí)生成白色沉淀，說(shuō)明溶液中一定不含有Cu²⁺、Fe²⁺，推斷淡黃色固體粉末為過(guò)氧化鈉，與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氧氣，刺激性氣味的混和氣體為NH₃和O₂，說(shuō)明含有NH₄⁺，當(dāng)加入0.4mol淡黃色粉末時(shí)，共收集到0.4mol混和氣體，2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，OH^-+NH₄⁺=NH₃↑+H₂O，生成氧氣為0.2mol，生成氨氣為0.2mol，所以和銨根反應(yīng)的氫氧化鈉為0.2mol，生成沉淀反應(yīng)的氫氧化鈉物質(zhì)的量為0.6mol，且此時(shí)生成的沉淀最多．此后繼續(xù)加入淡黃色粉末時(shí)，沉淀量逐漸減少，至加入0.45mol粉末后，沉淀量由0.25mol減少至0.15mol，證明一定含有Al³⁺，說(shuō)明溶液中一定不含有HCO₃^-，且Al³⁺物質(zhì)的量為0.1mol，生成1molAl（OH）₃需要3molNaOH，沉淀量由0.25mol減少至0.15mol，剩余的氫氧化鈉為0.3mol，生成沉淀為0.15mol，說(shuō)明沉淀為二價(jià)金屬離子形成的沉淀為Mg（OH）₂，溶解1molAl（OH）₃，需要1molNaOH，再加入0.05mol過(guò)氧化鈉反應(yīng)生成1mol氫氧化鈉，再加入粉末后，沉淀就不再減少，依據(jù)分析判斷原溶液中一定含有Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、一定不含有Cu²⁺、Fe²⁺、HCO₃^-，可能含有K⁺、Cl^-、SO₄^2-中的一種或幾種，
（1）淡黃色粉末的名稱(chēng)為過(guò)氧化鈉，
故答案為：過(guò)氧化鈉；
（2）依據(jù)分析判斷原溶液中一定含有Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、一定不含有Cu²⁺、Fe²⁺、HCO₃^-，溶液電中性可知，可能含有K⁺、Cl^-、SO₄^2-中的一種或幾種，
故答案為：Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺，Cu²⁺、Fe²⁺、HCO₃^-，K⁺、Cl^-、SO₄^2-；
（3）①淡黃粉末與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，故答案為：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；
②產(chǎn)生刺激性氣味氣體的離子方程式OH^-+NH₄⁺=NH₃↑+H₂O，故答案為：OH^-+NH₄⁺=NH₃↑+H₂O；
③加入淡黃色粉末的物質(zhì)的量由0.4mol至0.45mol時(shí)，沉淀部分消失是氫氧化鋁溶解于氫氧化鈉溶液中，反應(yīng)的離子方程式為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）溶液中陽(yáng)離子的物質(zhì)量之比為n（Mg²⁺）：n（Al³⁺）：n（NH₄⁺）=0.15mol：0.1mol：0.2mol=3：2：4，
故答案為：3：2：4；

點(diǎn)評(píng) 本題考查無(wú)機(jī)離子推斷、反應(yīng)的定量計(jì)算等，綜合性很強(qiáng)，根據(jù)離子反應(yīng)、離子性質(zhì)的特征和定量關(guān)系計(jì)算判斷含有的離子是關(guān)鍵，難度很大，注意開(kāi)始階段加熱，會(huì)導(dǎo)致氨氣逸出．