Question

某化工厂排出的废水中，阳离子可能含有Cu²⁺、Al³⁺、Mg²⁺中的一种或几种，阴离子可能含有Cl^-、CO₃^2-、OH^-中的一种或几种，小平同学对该废水进行探究．
（1）观察废水呈显无色、透明、澄清的液体．
（2）取少量废水于试管中，加入一定量的NaOH溶液，看到有白色沉淀产生．
查阅有关资料：
材料1：Mg（OH）₂、MgCO₃是既不溶于水也不溶于碱的白色固体
材料2：Al（OH）₃是白色固体，不溶于水、CO₂的水溶液、也不溶于氨水；但Al（OH）₃能溶于NaOH溶液生成NaAlO₂和水．往NaAlO₂溶液中通入CO₂会产生Al（OH）₃沉淀．
从（1）可得废水中阳离子不可能含有______，阴离子不可能含有______．
并对（2）的白色沉淀的组成进一步的探究．
提出猜想：
猜想1：白色沉淀只有Al（OH）₃  猜想2：______ 猜想3：______
设计实验方案：
①取少量的白色沉淀于试管中，加入过量的NaOH溶液，观察到白色沉淀不溶解，证明了猜想______不成立．
②为了验证到底是上述哪种猜想，取①中的上层清液继续实验，请完成下表

操作	现象	结论
______	______	______
	______	______

反思与应用：
通过上述实验得到启示：要除去废水中的Al³⁺、Mg²⁺，不能用NaOH溶液，但可以往废水里加入过量的______除去，经处理后得到的废水可以用来灌溉农田，补充______（填“氮肥、磷肥、钾肥”）．

Answer

根据废水的外观，利用可能存在离子的特性及离子间的变化规律，推断出废水中所含离子的可能性；然后，由废水中所含离子或物质，判断废水与所加氢氧化钠溶液发生反应的情况，对所得到的白色沉淀进行猜想；接下来根据所提供的资料信息，利用沉淀与过量氢氧化钠溶液混合时的现象，对所得白色沉淀的可能性进行判断，并采取通过二氧化碳的方法对白色沉淀的可能进行检验；最后应用探究所得到的认识，结合化肥的知识，总结除去废水中的Al3+、Mg2+较为理想的方法．
【解析】
（1）观察废水呈显无色、透明、澄清的液体，可判断废水中一定不含能使废水呈蓝色的Cu2+；利用CO32-、OH-能与Al3+、Mg2+形成沉淀的性质，可判断废水中不可能含有CO32-、OH-；
（2）取少量废水于试管中，加入一定量的NaOH溶液，看到有白色沉淀产生，由于废水中的Al3+、Mg2+都可与氢氧化钠溶液形成Al（OH）3或Mg（OH）2沉淀，因此所得白色沉淀有三种可能：全部为Al（OH）3、全部为Mg（OH）2、或是的混合物Mg（OH）2和Al（OH）3；故猜想2：Mg（OH）2；猜想3：Mg（OH）2和Al（OH）3；
设计实验方案：
①取少量的白色沉淀于试管中，加入过量的NaOH溶液，观察到白色沉淀不溶解，由资料信息可知：Al（OH）3能溶于NaOH溶液生成NaAlO2和水，因此可判断白色沉淀一定不能是Al（OH）3，故猜想1不成立；
②为检验白色沉淀是否含有Al（OH）3，即检验猜想2还是猜想3成立，再次利用资料2的信息：Al（OH）3能溶于NaOH溶液生成NaAlO2和水．往NaAlO2溶液中通入CO2会产生Al（OH）3沉淀，可采取检验加入过量氢氧化钠溶液后的溶液即①中的上层清液中是否含有NaAlO2的方法，验证沉淀中是否含有Al（OH）3；方法可设计为：向清液中通入二氧化碳气体，若出现沉淀，则清液中含NaAlO2，则原白色沉淀中含有Al（OH）3，反之则没有；
反思与应用：
由于加入的氢氧化钠具有较强的腐蚀性且与废水中Al3+形成的沉淀在氢氧化钠溶液过量时又能溶解于水中，因此不能用NaOH溶液，利用氨水是一种碱性较弱的碱溶液，并且形成的沉淀也不溶于氨水，因此可以往废水里加入过量的中发生氨水，处理废水后可得到含有铵根离子的反应后溶液，该溶液可用作氮肥灌溉农田．
故答案为：
（1）Cu2+；CO32-、OH-；
提出猜想：
猜想2：Mg（OH）2；
猜想3：Mg（OH）2和Al（OH）3；
设计实验方案：
①1
②

操作 现象 结论
取上层清液于试管中，通入足量CO2 若有白色沉淀 猜想3成立
若没有白色沉淀 猜想3不成立

反思与应用：氨水；氮肥．