Question

【題目】2019年3月21日是第二十七屆“世界水日”，保護水資源，合理利用廢水節省水資源，加強廢水的回收利用已被越來越多的人所關注。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100，進行了三組實驗，其操作和有關圖像如下圖所示，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+)=0.14mol/L，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。(若不存在或不確定則此空不填)。

Answer 1

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

【解析】

(1)根據實驗①焰色反應為黃色確定存在Na+，根據實驗②加入稀HCl酸化的BaCl2溶液，產生白色沉淀，確定存在SO42-；根據實驗③加入NaOH溶液，開始無沉淀，說明含有H+，由于H+與CO32-不能大量共存，證明不含有CO32-；后來產生白色沉淀，證明不含有產生紅褐色沉淀的Fe3+；然后沉淀不再變化，最后沉淀完全消失，證明含有Al3+，無Mg2+，可見通過③可證明含有H+、Al3+、NH4+，無CO32-、Mg2+、Fe3+。然后根據反應過程中消耗的NaOH的物質的量確定含有離子的物質的量的多少，結合溶液電中性確定其它離子的存在及其濃度大小。

(1)根據實驗①確定存在Na+，根據實驗②確定存在SO42-，根據實驗③確定有H+、Al3+、NH4+，沒有Fe3+、Mg2+，因為CO32-與H+、Al3+不能共存，所以一定不存在CO32-；可見該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圖象中沉淀達到最大量且質量不再發生變化階段，是NH4+與OH-之間的離子反應，離子方程式為：NH4++OH-=NH3·H2O；

(3)根據圖象，從開始形成沉淀到沉淀達到最大值，發生反應Al3++3OH-=Al(OH)3↓，n(Al3+)==0.007mol，n(NH4+)=0.042mol-0.035mol=0.007mol；溶液的體積相同，所以原溶液中c(NH4+)與c(Al3+)的比值為1：1；所得沉淀的最大質量m[Al(OH)3]=0.007mol×78g/mol=0.546g；

(4)根據硫酸鋇沉淀質量是2.33g，n(SO42-)=n(BaSO4)==0.01mol，根據電荷守恒，陰離子電荷總物質的量為0.01mol×2=0.02mol，陽離子電荷總物質的量為n(H+)+n(Al3+)+ n(NH4+)+n(Na+)=0.014mol+0.007×3mol+0.007mol+0.14mol/L×0.1L=0.056mol，正電荷總數大于負電荷總數，所以原廢水中存在NO3-，c(NO3-)==0.36mol/L。