Question

某化工廠排出的廢水中，陽離子可能含有Cu²⁺、Al³⁺、Mg²⁺中的一種或幾種，陰離子可能含有Cl^-、CO₃^2-、OH^-中的一種或幾種，小平同學對該廢水進行探究．
（1）觀察廢水呈顯無色、透明、澄清的液體．
（2）取少量廢水于試管中，加入一定量的NaOH溶液，看到有白色沉淀產生．
查閱有關資料：
材料1：Mg（OH）₂、MgCO₃是既不溶于水也不溶于堿的白色固體
材料2：Al（OH）₃是白色固體，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會產生Al（OH）₃沉淀．
從（1）可得廢水中陽離子不可能含有______，陰離子不可能含有______．
并對（2）的白色沉淀的組成進一步的探究．
提出猜想：
猜想1：白色沉淀只有Al（OH）₃　猜想2：______ 猜想3：______
設計實驗方案：
①取少量的白色沉淀于試管中，加入過量的NaOH溶液，觀察到白色沉淀不溶解，證明了猜想______不成立．
②為了驗證到底是上述哪種猜想，取①中的上層清液繼續實驗，請完成下表

操作	現象	結論
______	______	______
	______	______

反思與應用：
通過上述實驗得到啟示：要除去廢水中的Al³⁺、Mg²⁺，不能用NaOH溶液，但可以往廢水里加入過量的______除去，經處理后得到的廢水可以用來灌溉農田，補充______（填“氮肥、磷肥、鉀肥”）．

Answer 1

解：（1）觀察廢水呈顯無色、透明、澄清的液體，可判斷廢水中一定不含能使廢水呈藍色的Cu²⁺；利用CO₃^2-、OH^-能與Al³⁺、Mg²⁺形成沉淀的性質，可判斷廢水中不可能含有CO₃^2-、OH^-；
（2）取少量廢水于試管中，加入一定量的NaOH溶液，看到有白色沉淀產生，由于廢水中的Al³⁺、Mg²⁺都可與氫氧化鈉溶液形成Al（OH）₃或Mg（OH）₂沉淀，因此所得白色沉淀有三種可能：全部為Al（OH）₃、全部為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；
設計實驗方案：
①取少量的白色沉淀于試管中，加入過量的NaOH溶液，觀察到白色沉淀不溶解，由資料信息可知：Al（OH）₃能溶于NaOH溶液生成NaAlO₂和水，因此可判斷白色沉淀一定不能是Al（OH）₃，故猜想1不成立；
②為檢驗白色沉淀是否含有Al（OH）₃，即檢驗猜想2還是猜想3成立，再次利用資料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會產生Al（OH）₃沉淀，可采取檢驗加入過量氫氧化鈉溶液后的溶液即①中的上層清液中是否含有NaAlO₂的方法，驗證沉淀中是否含有Al（OH）₃；方法可設計為：向清液中通入二氧化碳氣體，若出現沉淀，則清液中含NaAlO₂，則原白色沉淀中含有Al（OH）₃，反之則沒有；
反思與應用：
由于加入的氫氧化鈉具有較強的腐蝕性且與廢水中Al³⁺形成的沉淀在氫氧化鈉溶液過量時又能溶解于水中，因此不能用NaOH溶液，利用氨水是一種堿性較弱的堿溶液，并且形成的沉淀也不溶于氨水，因此可以往廢水里加入過量的中發生氨水，處理廢水后可得到含有銨根離子的反應后溶液，該溶液可用作氮肥灌溉農田．
故答案為：
（1）Cu²⁺；CO₃^2-、OH^-；
提出猜想：
猜想2：Mg（OH）₂；
猜想3：Mg（OH）₂和Al（OH）₃；
設計實驗方案：
①1
②

操作	現象	結論
取上層清液于試管中，通入足量CO2	若有白色沉淀	猜想3成立
	若沒有白色沉淀	猜想3不成立

反思與應用：氨水；氮肥．
分析：根據廢水的外觀，利用可能存在離子的特性及離子間的變化規律，推斷出廢水中所含離子的可能性；然后，由廢水中所含離子或物質，判斷廢水與所加氫氧化鈉溶液發生反應的情況，對所得到的白色沉淀進行猜想；接下來根據所提供的資料信息，利用沉淀與過量氫氧化鈉溶液混合時的現象，對所得白色沉淀的可能性進行判斷，并采取通過二氧化碳的方法對白色沉淀的可能進行檢驗；最后應用探究所得到的認識，結合化肥的知識，總結除去廢水中的Al³⁺、Mg²⁺較為理想的方法．
點評：探究類問題中的“資料”內容對于問題的解決起到關鍵性或指導性作用，因此，解答探究類問題時，一定要把“資料”中的信息準確理解．