Question

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﹣   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5mL，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              （用离子方程式说明）．

（4）另取100mL原溶液，加入足量的NaOH溶液，此过程中涉及的离子方程式为                 ．充分反应后过滤，洗涤，灼烧沉淀至恒重，得到的固体质量为          g．

Answer

（1）K+、NH4+、Cu2+；（2）6I﹣+2NO3﹣+8H+═3I2+2NO↑+4H2O；（3）Mg2+、Al3+；Cl﹣、I﹣、NO3﹣、SO42﹣；酸；Mg2++2H2O⇌Mg（OH）2+2H+、Al3++3H2O⇌Al（OH）3+3H+；（4）Mg2++2OH﹣═Mg（OH）2↓、Al3++4OH﹣═AlO2﹣+2H2O；0.4．

【解析】Ⅰ．取该无色溶液5mL，说明一定不含有Cu2+，滴加一滴氨水有沉淀生成，且离子种类增加，说明增加的是NH4+，所以原溶液中一定不含NH4+，可能含有Mg2+、Al3+，不含NH4+，CO32﹣；

Ⅱ．用铂丝蘸取少量溶液，在火焰上灼烧，无紫色火焰（透过蓝色钴玻璃观察），说明没有K+；

Ⅲ．另取溶液加入少量盐酸，有无色气体生成，该无色气体遇空气变成红棕色，此时溶液依然澄清，说明有还原性离子 I﹣与NO3﹣和H+反应生成NO，即溶液中有I﹣、NO3﹣；，判断一定不含有Ag+；

Ⅳ．向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成，说明有SO42﹣；

（1）由Ⅰ、Ⅱ判断，溶液中一定不含有的阳离子是K+、NH4+、Cu2+；

（2）Ⅲ中加入少量盐酸生成无色气体，是I﹣与NO3﹣和H+反应生成NO，其离子方程式：6I﹣+2NO3﹣+8H+═3I2+2NO↑+4H2O；

（3）由上述分析可知一定含有的阴离子I﹣、NO3﹣，SO42﹣，且各为0.1mol/L，依据电荷守恒可知，推断出的阳离子含有Mg2+、Al3+，其浓度为0.1mol/L，由电荷守恒可知溶液中还有一种﹣1价的阴离子为Cl﹣，所以甲同学最终确定原溶液中所含阳离子是：Mg2+、Al3+；阴离子是：Cl﹣、I﹣、NO3﹣、SO42﹣，溶液中镁离子和铝离子水解溶液呈酸性，反应的离子方程式为：Mg2++2H2O⇌Mg（OH）2+2H+、Al3++3H2O⇌Al（OH）3+3H+；

（4）另取100mL原溶液，加入足量的NaOH溶液，Mg2+、Al3+ 反应生成Mg（OH）2，NaAlO2，涉及的离子方程式为Mg2++2OH﹣═Mg（OH）2↓、Al3++4OH﹣═AlO2﹣+2H2O；充分反应后过滤，洗涤，灼烧沉淀至恒重，根据元素守恒：n（MgO）=n（Mg2+）=cV=0.1mol/L×0.1L=0.01mol；m（MgO）=0.01mol×40g/mol=0.4g；