Question

【題目】已知：某無色廢水中可能含有H＋、NH4+、Fe3＋、Al3＋、Mg2＋、Na＋、NO3-、CO32-、SO42-中的幾種，為分析其成分，分別取廢水樣品1 L，進行了三組實驗，其操作和有關圖像如下所示：請回答下列問題：

(1)根據上述3組實驗可以分析廢水中一定不存在的陰離子是________，一定存在的陽離子是________。

(2)寫出實驗③圖像中沉淀達到最大量且質量不再發生變化階段發生反應的離子方程式________。

(3)分析圖像，在原溶液中c(NH4+)與c(Al3＋)的比值為____，所得沉淀的最大質量是___g。

(4)若通過實驗確定原廢水中c(Na＋) ＝0.18 mol·L－1，試判斷原廢水中NO3-是否存在？________(填“存在”“不存在”或“不確定”)。若存在，c(NO3-)＝________ mol·L－1。(若不存在或不確定則此空不填)

Answer 1

【答案】CO32- Na＋、H＋、Al3＋、Mg2＋、NH4+ NH4+＋OH－=NH3·H2O 2:1 10.7 存在 0.08

【解析】

（1）廢水是無色的，說明無Fe3+。根據焰色反應為黃色可知有Na＋，加入氯化鋇有白色沉淀生成，且加入酸沉淀不溶解，說明有SO42-，加入氫氧化鈉開始時沒有沉淀生成說明有H＋，加入過量的氫氧化鈉有部分沉淀溶解，說明有Al3＋，還有部分白色沉淀不溶解，說明有Mg2＋，沉淀達到最大量且質量不再發生變化階段，有另一陽離子與氫氧根反應且不生成沉淀，說明有NH4+，既然一定有Al3＋、Mg2＋，則必然沒有CO32-。故答案為：CO32-；Na＋、H＋、Al3＋、Mg2＋、NH4+；

（2）沉淀達到最大量且質量不再發生變化階段發生反應的離子方程式是NH4+＋OH－=NH3·H2O。

（3）與NH4+反應的OH-有0.2mol，則NH4+有0.2mol，與Al(OH)3反應的OH-有0.1mol，則Al3＋有0.1mol，因此二者的比例為2:1。生成沉淀需要OH-0.4mol，0.1molAl3＋需要0.3mol OH-，則與Mg2＋反應的OH-是0.1mol，則Mg2＋有0.05mol，生成氫氧化鎂0.05mol，即2.9g，生成的氫氧化鋁是0.1mol，質量為7.8g，則沉淀最大質量為10.7g。故答案為：2:1，10.7。

（4）從圖中可知，H＋有0.1mol，已經求得NH4+有0.2mol，Al3＋有0.1mol，Mg2＋有0.05mol，若c(Na＋) ＝0.18 mol·L－1，則鈉離子的物質的量為0.18 mol·L－1×1L=0.18mol。根據題干可知硫酸鋇有93.2g，即0.4mol，也就是說SO42-有0.4mol，已知沒有CO32-，正電荷高于負電荷，電荷不守恒，所以一定有硝酸根，且c(NO3-)＝0.1×1+0.2×1+0.1×3+0.05×2+0.18×1-0.4×2=0.08mol·L－1。故答案為：存在，0.08。