Question

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+、Cu2+、Mg2+、NH4+、Na+

現(xiàn)取該溶液適量，向其中加入某試劑Y，產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)的量（n）與加入試劑Y體積（V）的關(guān)系如圖所示．
（1）若Y是鹽酸，則溶液中含有的金屬陽離子是

Na⁺

，ab段發(fā)生反應(yīng)的總離子方程式為

CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑

，Oa段上表中參加反應(yīng)的離子的物質(zhì)的量之比為

n（SiO₃^2- ）：n（AlO₂^-）=11：2

[要標明離子符號，如n（Na⁺）]．
（2）若Y是NaOH溶液，則bc段反應(yīng)的離子方程式為

Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O

．若不考慮離子的水解因素，忽略H⁺和OH^-影響，且溶液中只存在四種離子，則它們的離子個數(shù)比為

N（Al³⁺）：N（Mg²⁺ ）：N（NH₄⁺）、N（Cl^- ）=2：1：4：12

[按陽離子在前，陰離子在后，高價在前，低價在后的順序排列]．

Answer 1

分析：溶液無色說明溶液中不含銅離子；
（1）如果Y是鹽酸，向溶液中加鹽酸，先生成沉淀，當a-b段時，沉淀的量不變化，鹽酸和碳酸根離子反應(yīng)生成氣體，則溶液中不含鎂離子、鋁離子；當b-c段時沉淀的質(zhì)量減少，部分沉淀和鹽酸反應(yīng)，部分沉淀和鹽酸不反應(yīng)，說明溶液中有硅酸根離子和偏鋁酸根離子，弱酸根離子和銨根離子能雙水解，所以溶液中含有的陽離子是鈉離子；
（2）若Y是氫氧化鈉，向溶液中加氫氧化鈉溶液，先生成沉淀，當a-b段時，沉淀的量不變化，氫氧化鈉和銨根離子反應(yīng)生成氣體；當b-c段時沉淀的質(zhì)量減少，部分沉淀和氫氧化鈉反應(yīng)，部分沉淀不反應(yīng)，說明溶液中有鋁根離子和鎂離子，則溶液中不含硅酸根離子、碳酸根離子和偏鋁酸根離子，所以溶液中含有的陰離子是氯離子．

解答：解：溶液無色說明溶液中不含銅離子；
（1）如果Y是鹽酸，向溶液中加鹽酸，先生成沉淀，當a-b段時，沉淀的量不變化，鹽酸和碳酸根離子反應(yīng)生成氣體，則溶液中不含鎂離子、鋁離子；當b-c段時沉淀的質(zhì)量減少，部分沉淀和鹽酸反應(yīng)，部分沉淀和鹽酸不反應(yīng)，說明溶液中有硅酸根離子和偏鋁酸根離子，弱酸根離子和銨根離子能雙水解，所以溶液中含有的陽離子是鈉離子．
通過以上分析知，溶液中含有的陽離子是鈉離子，ab段發(fā)生反應(yīng)是碳酸根離子和氫離子反應(yīng)生成二氧化碳和水，離子方程式為：CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑；根據(jù)圖象知，氫氧化鋁和鹽酸反應(yīng)需要1v鹽酸，偏鋁酸根離子和硅酸根離子和鹽酸反應(yīng)需要鹽酸4V鹽酸，有關(guān)反應(yīng)方程式為：AlO₂^-+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓、SiO₃^2-+2H⁺=H₂SiO₃ ↓、Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O，根據(jù)方程式知，SiO₃^2-生成H₂SiO₃需要鹽酸的體積與AlO₂^-生成Al（OH）₃ 需要鹽酸的體積之比=

4- 1 3

2

：

1

3

=11：2，
故答案為：Na⁺；CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑；11：2；
（2）若Y是氫氧化鈉，向溶液中加氫氧化鈉溶液，先生成沉淀，當a-b段時，沉淀的量不變化，氫氧化鈉和銨根離子反應(yīng)生成氣體；當b-c段時沉淀的質(zhì)量減少，部分沉淀和氫氧化鈉反應(yīng)，部分沉淀不反應(yīng)，說明溶液中有鋁根離子和鎂離子，則溶液中不含硅酸根離子、碳酸根離子和偏鋁酸根離子，所以溶液中含有的陰離子是氯離子．
Y是NaOH溶液，則bc段是氫氧化鋁和氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水，離子方程式為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
和銨根離子需要氫氧化鈉的體積是2v，氫氧化鋁和氫氧化鈉反應(yīng)需要氫氧化鈉的體積是1v，則生成氫氧化鋁需要氫氧化鈉的體積是3V，生成氫氧化鎂需要氫氧化鈉的體積是1V，則n（Al³⁺）：n（Mg²⁺）：n（NH₄⁺）=1：

1

2

：2=2：1：4，溶液中陰陽離子所帶電荷相等知，n（Al³⁺）：n（Mg²⁺ ）：n（NH₄⁺）、n（Cl^- ）=2：1：4：12，即N（Al³⁺）：N（Mg²⁺ ）：N（NH₄⁺）、N（Cl^- ）=2：1：4：12，
故答案為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；N（Al³⁺）：N（Mg²⁺ ）：N（NH₄⁺）、N（Cl^- ）=2：1：4：12．

點評：本題考查了溶液中離子的判斷，能明確離子的性質(zhì)是解本題的關(guān)鍵，會根據(jù)圖象確定溶液中存在的離子及其含量，難度不大．