Question

【題目】某無色稀溶液X中，可能含有下表所列離子中的某幾種．

陰離子	CO32﹣、SiO32﹣、AlO2﹣、Cl﹣
陽離子	Al3+、Fe3+、Mg2+、NH4+、Na+

現取該溶液適量，向其中加入某試劑Y，產生沉淀的物質的量（n）與加入試劑體積（V）的關系如圖所示．

（1）若Y是鹽酸，則oa段轉化為沉淀的離子（指來源于X溶液的，下同）是 ， ab段發生反應的離子是 ， bc段發生反應的離子方程式為 ．
（2）若Y是NaOH溶液，則X中一定含有的陽離子是 ， 其物質的量之比為 ， ab段反應的離子方程式為 ．

Answer 1

【答案】
（1）AlO2﹣、SiO32﹣； CO32﹣； Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O
（2）Al3+、Mg2+、NH4+；2：1：4； NH4++OH﹣═NH3?H2O
【解析】解：（1）某無色稀溶液X中，無色溶液中不會含有Fe3+，加入鹽酸后能形成的沉淀有Al（OH）3、H2SiO3，前者能溶于過量鹽酸中而后者不能，所以由圖象知溶液中含有SiO32﹣、AlO2﹣；則oa段發生反應的離子為AlO2﹣、SiO32﹣；ab段發生的反應沉淀的量不變，所以ab段為鹽酸與CO32﹣反應，bc段沉淀減少，則是Al（OH）3溶解于鹽酸，其反應的離子方程式為：Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O．

故答案為：AlO2﹣、SiO32﹣；CO32﹣；Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O；（2）若Y是氫氧化鈉，向溶液中加氫氧化鈉溶液，先生成沉淀，溶液中可能含Al3+、Mg2+或兩者中的一種，由于弱堿陽離子和弱酸根會雙水解而不能共存，即溶液中不含CO32﹣、SiO32﹣、AlO2﹣，由于溶液一定要保持電中性，故溶液中一定含Cl﹣；當a﹣b段時，沉淀的量不變化，是氫氧化鈉和銨根離子反應生成氣體：NH4++OH﹣═NH3H2O，即溶液中含NH4+；當b﹣c段時沉淀的質量減少但沒有完全溶解，即部分沉淀和氫氧化鈉反應，部分沉淀不反應，說明溶液中有Al3+、Mg2+，即bc段的反應為：Al（OH）3+OH﹣═AlO2﹣+2H2O．

即則X中一定含有的離子是Al3+、Mg2+、NH4+、Cl﹣；由于溶液中有Al3+、Mg2+，故oa段轉化為沉淀的離子是Al3+、Mg2+，ab段是氫氧化鈉和銨根離子反應生成氣體，反應的離子方程式為NH4++OH﹣═NH3H2O；溶液中有Al3+、Mg2+，即沉淀中含Al（OH）3和Mg（OH）2，故bc段的反應為：Al（OH）3+OH﹣═AlO2﹣+2H2O，

NH4+反應需要NaOH的體積是2V，由于Al（OH）3溶解時需要的NaOH的體積是V，則生成Al（OH）3需要的NaOH的體積是3V，而生成Mg（OH）2和Al（OH）3共消耗NaOH的體積為4V，則生成Mg（OH）2需要NaOH溶液的體積是V，則n（Al3+）：n（Mg2+）：n（NH4+）=2：1：4，

故答案為：Al3+、Mg2+、NH4+；2：1：4；NH4++OH﹣═NH3H2O．

（1）無色溶液中不會含有Fe3+，加入鹽酸后能形成的沉淀有Al（OH）3、H2SiO3，前者能溶于過量鹽酸中而后者不能，由圖象知溶液中肯定含有AlO2﹣、SiO32﹣．

oa段發生反應的離子為AlO2﹣、SiO32﹣，ab段為CO32﹣，bc段則是Al（OH）3溶解；（2）當向溶液中加入NaOH時，生成的沉淀為Mg（OH）2、Al（OH）3，ab段是NH4+與OH﹣之間發生反應，因Mg2+、Al3+不能與CO32﹣、SiO32﹣、AlO2﹣共存，故此時溶液中陰離子只有Cl﹣．結合圖象，溶解Al（OH）3、與NH4+作用、生成Al（OH）3消耗的NaOH體積比為1：2：3；由此可求出與Mg2+反應時消耗的NaOH體積與溶解Al（OH）3消耗NaOH 溶液一樣多，故溶液中n（Al3+）：n（Mg2+）：n（NH4+）=2：1：4，最后就得到各種離子物質的量比．