Question

【題目】已知：某廢水中可能含有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100 mL，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反應方程式：_____________________________________________。

（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＋)=0.14 mol·L-1，c(NO3-)=____________ mol·L-1。

Answer 1

【答案】 CO32- Na+、H+、Al3+、NH4+ NH4+ + OH﹣ = NH3·H2O 1:1 0.546 0.36

【解析】焰色反應為黃色，說明含有鈉離子；加入鹽酸酸化的氯化鋇溶液產生2.33g白色沉淀是硫酸鋇，物質的量是0.01mol，因此含有SO42-離子，且物質的量是0.01mol；逐滴加入氫氧化鈉溶液開始階段沒有沉淀產生，說明一定存在氫離子，所以不存在CO32-，該階段消耗氫氧化鈉是0.014mol，所以氫離子是0.014mol，沉淀達到最大值以后沉淀不變化，說明該階段是銨根與氫氧根反應，即一定存在銨根，該階段消耗氫氧根是0.042mol－0.035mol＝0.007mol，因此銨根是0.007mol；最后沉淀完全消失，說明一定不存在Fe3＋、Mg2＋。生成氫氧化鋁消耗氫氧化鈉是0.035mol－0.014mol＝0.021mol，所以Al3＋是0.007mol。由于陽離子所帶正電荷數大于硫酸根離子所帶負電荷數，因此還一定存在硝酸根離子。

（1）根據以上分析可知廢水中一定不存在的陰離子是CO32-，一定存在的陽離子是Na+、H+、Al3+、NH4+。（2）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反應方程式為NH4++OH﹣=NH3·H2O。（3）根據以上分析可知在原溶液中c(NH4+)與c(Al3＋)的比值為1:1，所得沉淀的最大質量是0.007mol×78g/mol＝0.546g。（4）若通過實驗確定原廢水中c(Na＋)=0.14 mol·L-1，則根據電荷守恒可知c(NO3-)=（0.14+0.07+0.07×3+0.14－0.1×2）mol/L＝0.36mol·L-1。