Question

【题目】2017年3月21日是第二十五届“世界水日”，保护水资源，合理利用废水节省水资源，加强废水的回收利用已被越来越多的人所关注。已知：某无色废水中可能含有H＋、NH4+、Fe3＋、Al3＋、Mg2＋、Na＋、NO3—、CO32—、SO42—中的几种，为分析其成分，分别取废水样品100mL，进行了三组实验，其操作和有关图像如下所示：

请回答下列问题：

（1）根据上述3组实验可以分析废水中一定不存在的阴离子是_________________，一定存在的阳离子是__________________________。

（2）写出实验③图像中沉淀开始减少至完全消失阶段发生反应的离子反应方程式：__________________。

（3）分析图像，在原溶液中c(NH4+)与c(Al3＋)的比值为______________________，所得沉淀的最大质量是_____________________g。

（4）若通过实验确定原废水中c(Na＋)=0.14 mol·L1,试判断原废水中NO3是否存在？_______（填“存在”“不存在”或“不确定”）。 若存在，c(NO3)=___________mol·L1。（若不存在或不确定则此空不填）

Answer 1

【答案】CO32- Na+、H+、Al3+、NH4+ Al(OH)3 + OH﹣ = AlO2-+2H2O 1:1 0.546 g 存在 0.36 mol·L-1

【解析】

无色溶液排除铁离子，焰色反应显黄色，说明含有钠离子，加入盐酸酸化的氯化钡溶液产生白色沉淀，说明含有SO42—；逐滴加入氢氧化钠溶液，开始阶段没有沉淀，说明含有氢离子，则一定不存在CO32－，沉淀达到最大值后，继续加入氢氧化钠，沉淀不立即溶解，说明该阶段发生铵根与氢氧根的反应，即一定存在NH4+，最后沉淀完全消失，说明沉淀只有氢氧化铝，因此一定存在Al3+，没有Mg2＋，结合有关数据根据电荷守恒分析判断。

（1）无色废水，一定不存在Fe3+，根据实验①确定存在Na+，根据实验②确定存在SO42—，根据实验③确定有H+、Al3+、NH4+，没有CO32－、Mg2+，因此废水中一定不存在的阴离子是CO32－，一定存在的阳离子是Na+、H+、Al3+、NH4+；

（2）实验③图像中沉淀开始减少至完全消失阶段发生的反应是氢氧化铝溶解在氢氧化钠溶液中，反应的离子反应方程式为Al(OH)3+OH﹣＝AlO2-+2H2O；

根据图像可知与铵根反应的氢氧根的物质的量是0.042mol－0.035mol＝0.007mol，根据反应NH4++OH-＝NH3H2O可知铵根的物质的量是0.007mol；沉淀铝离子消耗氢氧化钠的物质的量是0.035mol－0.014mol＝0.021mol，根据方程式Al3++3OH－＝Al(OH)3↓可知铝离子的物质的量是0.021mol÷3＝0.007mol，所以在原溶液中c(NH4+)与c(Al3＋)的比值为1:1，所得沉淀的最大质量是0.007mol×78g/mol＝0.546g；

（4）根据图像可知中和氢离子消耗氢氧化钠是0.014mol，则氢离子的物质的量是0.014mol。硫酸钡沉淀的质量是2.33g，n（SO42-）＝2.33g÷233g/mol＝0.01mol，根据电荷守恒，阴离子电荷总物质的量为0.01mol×2＝0.02mol，阳离子电荷总物质的量为n（H+）+n（Al3+）+n（NH4+）+n（Na+）＝0.014mol+0.007×3mol+0.007mol+0.14mol/L×0.1L＝0.056mol，则原废水中存在NO3-，物质的量是0.056mol－0.02mol＝0.036mol，则c（NO3-）＝0.036mol÷0.1L＝0.36mol/L。