Question

（10分）离子推断题：

有一未知的无色溶液，可能含有以下离子中的若干种（忽略由水电离产生的H^＋、OH^－）：H^＋、NH₄^＋、K^＋、Mg^2＋、Fe^3＋、Al^3＋，NO₃^－、CO₃^2－、SO₄^2－，现取两份100mL溶液进行如下实验：

①第一份加入足量的BaCl₂溶液后，有白色沉淀产生，经洗涤、干燥后，称量沉淀质量为6.99g；

②第二份逐滴滴加NaOH溶液，测得沉淀的物质的量与NaOH溶液的体积关系如下图所示。

根据上述实验事实，回答以下问题：

（1）该溶液中一定不存在的阳离子有                   ；

（2）在实验②中，NaOH溶液滴至b～c段过程中发生的离子反应方程式为                ；NaOH溶液的浓度为             (用含字母c、d的代数式表示）；

（3）确定原溶液一定含有Mg^2＋、Al^3＋、H^＋，其物质的量之比n(Mg^2＋)：n(Al^3＋)：n(H^＋)为         （填数字，下同）；

（4）原溶液中NO₃^－的浓度为c(NO₃^－)，则c(NO₃^－)的取值范围为                      。

Answer

22．（10分）

（1）Fe3+ （2分） （2）NH4+ + OH-= NH3·H2O（2分） 10/(d-c) mol·L－1（2分）

（3）1：1：1 （2分） （4）c（NO3-）≥0.3 mol·L－1（2分）

【解析】

试题分析：由于原溶液是无色的，所以一定不含黄色Fe3＋离子。根据实验①证明可能含有CO32－、SO42－中的一种或两种离子；根据实验②证明0-a发生H＋+OH－=H2O，a-b发生Al3＋+3OH－=Al(OH)3↓、Mg2＋+2OH－=Mg(OH)2↓，NH4＋ +OH－=NH3•H2O，Al(OH)3+OH－=AlO2-+2H2O，据此回答。

（1）根据上述分析，该溶液中一定不存在的阳离子有Fe3＋。

（2）在实验②中，NaOH溶液滴至b～c段过程中没有沉淀生成，也没有沉淀溶解，只能是NH4＋ 与碱的反应，所以发生的离子反应方程式为NH4+ + OH-= NH3·H2O；当NaOH过量时，发生反应Al(OH)3+ OH-= AlO2-+ 2H2O，根据图像可知，反应的氢氧化铝为0.01mol，则NaOH的物质的量也为0.01mol， NaOH溶液的浓度为0.01mol÷(d-c)×10-3L=10/(d-c) mol·L－1；

（3）根据上述分析可知，氢氧化铝的物质的量为0.01mol，即溶液中的Al3＋为0.01mol，氢氧化镁为0.01mol，溶液中的Mg2＋为0.01mol，根据化学反应Al3＋+3OH－=Al(OH)3↓、Mg2＋+2OH－=Mg(OH)2↓，溶液中的Mg2＋和Al3＋一共消耗0.05molOH-，所以图像中一个单位为0.01mol，则原溶液中含有的Mg2＋、Al3＋、H＋的物质的量之比1:1:1。

（4）根据上述分析，溶液中含有Mg2＋，因为MgCO3 是沉淀，则原溶液中没有CO32-，只有SO42-，BaSO4沉淀的物质的量为6.99g÷233g/mol=0.03mol，H＋的物质的量为0.01mol，Mg2＋的物质的量为0.01mol，Al3＋的物质的量为0.01mol，NH4＋ 的物质的量为0.03mol，因为溶液呈电中性，若没有其他阳离子，原溶液中的NO3－的物质的量为0.01+0.01×2+0.01×3+0.03-0.03×2=0.03mol，浓度为c(NO3－)=0.03mol÷0.1L=0.3 mol·L－1，若溶液中还有其它阳离子，则c(NO3－)的取值范围为c（NO3-）≥0.3 mol·L－1。

【考点定位】考查离子的推断

【名师点睛】本题考查离子的推断，利用离子反应进行物质的推断是推断题中的一种重要题型，它既考查了常见离子的典型性质，又考查了学生的推断能力。这类试题常将物质拆分为离子，通过实验并根据其现象推断出相关物质。解答的关键是依据题目表述的现象和离子的性质。初步推出可能的物质，然后逐步分析，从而得出正确的结果。在作推断结果时，应该考虑三个方面，即肯定存在的离子，肯定不存在的离子，不能判定存在与否的离子。并且这三个方面的离子应是相互独立的，任何一种离子只能出现一次，不能重复出现。当然有的题目中不一定三种情况都需要回答，但分析问题时都应该考虑到。