Question

【題目】2017年3月21日是第二十五屆“世界水日”，保護(hù)水資源，合理利用廢水節(jié)省水資源，加強(qiáng)廢水的回收利用已被越來(lái)越多的人所關(guān)注。已知：某無(wú)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 mL，進(jìn)行了三組實(shí)驗(yàn)，其操作和有關(guān)圖象如下所示：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）根據(jù)上述3組實(shí)驗(yàn)可以分析廢水中一定不存在的陰離子是_____，一定存在的陽(yáng)離子是_____。

（2）寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)③圖象中沉淀達(dá)到最大量且質(zhì)量不再發(fā)生變化階段發(fā)生反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式：_____。

（3）分析圖象，在原溶液中c（NH4+）與c（Al3+）的比值為_____，所得沉淀的最大質(zhì)量是_____g。

（4）若通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定原廢水中c（Na+）＝0.14molL﹣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﹣）＝_____ molL﹣1。（若不存在或不確定則此空不填）

Answer 1

【答案】CO32﹣ Na+、H+、Al3+、NH4+ NH4++OH﹣＝NH3H2O 1：1 0.546 存在 0.36

【解析】

無(wú)色廢水確定無(wú)Fe3+，根據(jù)實(shí)驗(yàn)①確定有Na+，根據(jù)實(shí)驗(yàn)②確定有SO42-，根據(jù)實(shí)驗(yàn)③確定有H+、Al3+，一定不含Fe3+、Mg2+，因?yàn)?/span>CO32-與Al3+不能共存，所以無(wú)CO32-；故溶液中一定存在的離子為：Na+、Al3+、NH4+、H+、SO42-，結(jié)合電荷守恒判斷有無(wú)硝酸根離子。

（1）無(wú)色廢水確定無(wú)Fe3+，根據(jù)焰色反應(yīng)顯黃色確定有Na+；加入鹽酸酸化的氯化鋇溶液得到2.33g白色沉淀，白色沉淀是硫酸鋇，一定有SO42-，逐滴加入過(guò)量的氫氧化鈉溶液，開(kāi)始沒(méi)有沉淀產(chǎn)生，說(shuō)明含有氫離子。沉淀達(dá)到最大值以后，繼續(xù)加入氫氧化鈉溶液，沉淀不變，說(shuō)明還含有銨根離子。最終沉淀完全消失，說(shuō)明含有鋁離子，不存在鎂離子。因?yàn)?/span>CO32-與Al3+不能共存，所以無(wú)CO32-，硝酸根離子無(wú)法判斷，故廢水中一定不存在的陰離子是CO32﹣，一定存在的陽(yáng)離子是Na+、H+、Al3+、NH4+。

（2）實(shí)驗(yàn)③圖象中沉淀達(dá)到最大量且質(zhì)量不再發(fā)生變化階段發(fā)生的反應(yīng)是銨根與氫氧根反應(yīng)，反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為NH4++OH﹣＝NH3H2O。

（3）已知硫酸鋇沉淀為2.33g，則n(SO42-)=2.33g÷233g/mol=0.01mol，根據(jù)圖象可知與Al(OH)3反應(yīng)的OH-為：n(OH-)=0.007mol，根據(jù)Al(OH)3+OH-＝AlO2-+2H2O可知n(Al3+)=0.007mol，將鋁離子沉淀需要?dú)溲趸�鈉0.021mol，所以溶液中H+消耗氫氧化鈉0.014mol，氫離子的物質(zhì)的量是0.014mol，根據(jù)NH4++OH-＝NH3H2O可知消耗氫氧化鈉0.007mol，所以銨根離子的物質(zhì)的量是0.007mol，則原溶液中c(NH4+)與c(Al3+)的比值為1：1；生成Al(OH)3的質(zhì)量為0.007mol×78g/mol=0.546g；

（4）溶液中存在的離子為：Na+、Al3+、NH4+、H+、SO42-，已知n(SO42-)=0.01mol，n(Al3+)=0.007mol，n(H+)=0.014mol，n(NH4+)=0.007mol，溶液中存在電荷守恒，3n(Al3+)+n(H+)+n(NH4+)+n(Na+)=3×0.007mol+0.014mol+0.007mol+0.14mol·L-1×0.1L=0.056mol≠2n(SO42-)=0.02mol，則一定含有NO3-，且n(NO3-)=0.056mol-0.02mol=0.036mol，c(NO3-)=0.036mol÷0.1L=0.36mol/L。