题目内容

某化工厂排出的废水中，阳离子可能含有Cu²⁺、Al³⁺、Mg²⁺中的一种或几种，阴离子可能含有Cl^-、CO₃^2-、OH^-中的一种或几种，小平同学对该废水进行探究．
（1）观察废水呈显无色、透明、澄清的液体．
（2）取少量废水于试管中，加入一定量的NaOH溶液，看到有白色沉淀产生．
查阅有关资料：
材料1：Mg（OH）₂、MgCO₃是既不溶于水也不溶于碱的白色固体
材料2：Al（OH）₃是白色固体，不溶于水、CO₂的水溶液、也不溶于氨水；但Al（OH）₃能溶于NaOH溶液生成NaAlO₂和水．往NaAlO₂溶液中通入CO₂会产生Al（OH）₃沉淀．
从（1）可得废水中阳离子不可能含有______，阴离子不可能含有______．
并对（2）的白色沉淀的组成进一步的探究．
提出猜想：
猜想1：白色沉淀只有Al（OH）₃ 猜想2：______ 猜想3：______
设计实验方案：
①取少量的白色沉淀于试管中，加入过量的NaOH溶液，观察到白色沉淀不溶解，证明了猜想______不成立．
②为了验证到底是上述哪种猜想，取①中的上层清液继续实验，请完成下表

操作	现象	结论
______	______	______
______	______	______

反思与应用：
通过上述实验得到启示：要除去废水中的Al³⁺、Mg²⁺，不能用NaOH溶液，但可以往废水里加入过量的______除去，经处理后得到的废水可以用来灌溉农田，补充______（填“氮肥、磷肥、钾肥”）．

【答案】分析：根据废水的外观，利用可能存在离子的特性及离子间的变化规律，推断出废水中所含离子的可能性；然后，由废水中所含离子或物质，判断废水与所加氢氧化钠溶液发生反应的情况，对所得到的白色沉淀进行猜想；接下来根据所提供的资料信息，利用沉淀与过量氢氧化钠溶液混合时的现象，对所得白色沉淀的可能性进行判断，并采取通过二氧化碳的方法对白色沉淀的可能进行检验；最后应用探究所得到的认识，结合化肥的知识，总结除去废水中的Al³⁺、Mg²⁺较为理想的方法．
解答：解：（1）观察废水呈显无色、透明、澄清的液体，可判断废水中一定不含能使废水呈蓝色的Cu²⁺；利用CO₃^2-、OH^-能与Al³⁺、Mg²⁺形成沉淀的性质，可判断废水中不可能含有CO₃^2-、OH^-；
（2）取少量废水于试管中，加入一定量的NaOH溶液，看到有白色沉淀产生，由于废水中的Al³⁺、Mg²⁺都可与氢氧化钠溶液形成Al（OH）₃或Mg（OH）₂沉淀，因此所得白色沉淀有三种可能：全部为Al（OH）₃、全部为Mg（OH）₂、或是的混合物Mg（OH）₂和Al（OH）₃；故猜想2：Mg（OH）₂；猜想3：Mg（OH）₂和Al（OH）₃；
设计实验方案：
①取少量的白色沉淀于试管中，加入过量的NaOH溶液，观察到白色沉淀不溶解，由资料信息可知：Al（OH）₃能溶于NaOH溶液生成NaAlO₂和水，因此可判断白色沉淀一定不能是Al（OH）₃，故猜想1不成立；
②为检验白色沉淀是否含有Al（OH）₃，即检验猜想2还是猜想3成立，再次利用资料2的信息：Al（OH）₃能溶于NaOH溶液生成NaAlO₂和水．往NaAlO₂溶液中通入CO₂会产生Al（OH）₃沉淀，可采取检验加入过量氢氧化钠溶液后的溶液即①中的上层清液中是否含有NaAlO₂的方法，验证沉淀中是否含有Al（OH）₃；方法可设计为：向清液中通入二氧化碳气体，若出现沉淀，则清液中含NaAlO₂，则原白色沉淀中含有Al（OH）₃，反之则没有；
反思与应用：
由于加入的氢氧化钠具有较强的腐蚀性且与废水中Al³⁺形成的沉淀在氢氧化钠溶液过量时又能溶解于水中，因此不能用NaOH溶液，利用氨水是一种碱性较弱的碱溶液，并且形成的沉淀也不溶于氨水，因此可以往废水里加入过量的中发生氨水，处理废水后可得到含有铵根离子的反应后溶液，该溶液可用作氮肥灌溉农田．
故答案为：
（1）Cu²⁺；CO₃^2-、OH^-；
提出猜想：
猜想2：Mg（OH）₂；
猜想3：Mg（OH）₂和Al（OH）₃；
设计实验方案：
①1
②

操作	现象	结论
取上层清液于试管中，通入足量CO₂	若有白色沉淀	猜想3成立
取上层清液于试管中，通入足量CO₂	若没有白色沉淀	猜想3不成立

反思与应用：氨水；氮肥．
点评：探究类问题中的“资料”内容对于问题的解决起到关键性或指导性作用，因此，解答探究类问题时，一定要把“资料”中的信息准确理解．