Question

（14分）某工业废水仅含下表中的某些离子，且各种离子的物质的量浓度相等，均为0.1mol/L（此数值忽略水的电离及离子的水解）。

阳离子	K^+   Ag^+   Mg^2+   Cu^2+   Al^3+   NH4^+
阴离子	Cl^-   CO3^2-   NO3^-   SO4^2-   SiO3^2-   I^-

甲同学欲探究废水的组成，进行了如下实验：

Ⅰ、取该无色溶液5 mL，滴加一滴氨水有沉淀生成，且离子种类增加。

Ⅱ、用铂丝蘸取溶液，在火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察，无紫色火焰。

Ⅲ、另取溶液加入过量盐酸，有无色气体生成，该无色气体遇空气变成红棕色。

Ⅳ、向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成。

请推断：

（1）由I、Ⅱ判断，溶液中一定不含有的阳离子是                   。

（2）Ⅲ中加入盐酸生成无色气体的离子方程式是                   。

（3）甲同学最终确定原溶液中所含阳离子有              ，阴离子有             ；并据此推测原溶液应该呈       性，原因是             （请用离子方程式说明）。

（4）在100mlHNO₃和H₂SO₄的混合溶液中，两种酸的物质的量浓度之和为0.6mol/L。向该溶液中加入足量的铜粉，加热，充分反应后，所得溶液中Cu²⁺的物质的量浓度最大（反应前后溶液体积变化忽略不计)，则H₂SO₄和HNO₃两种酸的物质的量浓度之比为            。

Answer

（14分，每空2分）（1）K+ 、NH4+ Cu2+

（2）6I-+2NO3-+8H+＝3I2+2NO↑+4H2O

（3）Mg2+, Al3+ ； Cl-, SO42-, NO3-, I- 酸性

Mg2++2H2OMg(OH)2+2H+ Al3++3H2O Al(OH)3+3H+

（4）3:2

【解析】

试题分析：（1）Ⅰ、取该无色溶液5 mL，滴加一滴氨水有沉淀生成，且离子种类增加。由于Cu2+的水溶液是蓝色的，在无色溶液中不能大量存在Cu2+；还可能含有Ag+ 、Mg2+、Al3+中至少一种离子；而且溶液中无NH4+存在；Ⅱ、用铂丝蘸取溶液，在火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察，无紫色火焰。说明无K+；因此根据I、Ⅱ判断，溶液中一定不含有的阳离子是K+ 、NH4+ Cu2+ ；（2）Ⅲ、另取溶液加入过量盐酸，有无色气体生成，该无色气体遇空气变成红棕色。说明溶液中含有NO3-及还原性微粒I-；由于元素大量产生的离子会和Ag+、SiO32-发生沉淀反应形成AgCl沉淀、H2SiO3沉淀，因此无Ag+、SiO32-；二者发生氧化还原反应产生NO；NO与O2反应产生NO2；反应的离子方程式是：6I-+2NO3-+8H+＝3I2+2NO↑+4H2O；Ⅳ、向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成，证明含有SO42-；由于原溶液中各种离子的浓度都是0.1mol/L，而且溶液应该呈电中性，所以阳离子为Mg2+, Al3+； 阴离子是Cl-, SO42-, NO3-;I-；由于酸都是强酸，而金属阳离子都是弱碱的金属阳离子，金属阳离子方程式水解反应消耗水电离产生的OH-，破坏了水的电离平衡，当最终达到平衡时，溶液中c(H+)>c（OH-）原溶液应该呈酸性，原因用离子方程式是Mg2++2H2OMg(OH)2+2H+ ； Al3++3H2O Al(OH)3+3H+。（4）Cu与稀硝酸反应的离子方程式是：3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+H2O；若使溶液中Cu2+的物质的量浓度最大，则n(H+):n(NO3-)=8:2,则n(H2SO4):n(HNO3)=[(8-2)÷2]:2=3:2。

考点：考查守恒方法在溶液成分的确定的应用、离子存在的鉴定、混合溶液的计算的知识。