Question

3．有一无色透明溶液，已知其中可能含有Fe³⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、Al³⁺、NH₄⁺，加入一种淡黄色粉末并加热，产生沉淀或气体的物质的量与淡黄色粉末的物质的量关系如图所示．请回答：

（1）淡黄色粉末为过氧化钠（填名称），溶液中肯定没有Fe³⁺、Cu²⁺离子．
（2）当加入0.3mol淡黄色粉末时，生成气体成分是NH₃，O₂，物质的量之比是（假设生成的气体都能完全逸出）2：3．
（3）沉淀部分减少时的离子方程式为Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（4）溶液中存在的各溶质阳离子及其物质的量分别是Mg²⁺：0.1mol；
NH₄⁺：0.1mol；
Al³⁺：0.1mol．

Answer 1

分析 根据实验现象判断Fe³⁺、Cu²⁺、NH₄⁺是否存在，根据图象判断Mg²⁺、Al³⁺是否存在，加入过氧化钠与水反应，2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，在0.3-0.35mol这一段内，共溶解氢氧化铝沉淀0.1mol，则根据Al³⁺～Al（OH）₃～[Al（OH）₄]^-，所以铝离子的物质的量是0.1mol，在0～0.3mol过氧化钠这一段，生成沉淀量最大，是氢氧化镁和氢氧化铝的混合物，所以含有氢氧化镁也是0.1mol，根据Mg²⁺～Mg（OH）₂，所以镁离子的物质的量是0.1mol，根据气体的量，当加入0.3mol过氧化钠时，理论上会产生0.15mol的氧气，此时生成气体共0.25mol，所以会生成0.1mol的氨气，据此判断即可．

解答 解：（1）淡黄色粉末是过氧化钠，是含有钠离子和过氧根离子的离子化合物，由于溶液透明无色，那么一定不存在Fe³⁺、Cu²⁺，因为两者分别为黄绿色和蓝色，故答案为：过氧化钠；Fe³⁺、Cu²⁺；
（2）加入过氧化钠与水反应，2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，在0.3-0.35mol这一段内，共溶解氢氧化铝沉淀0.1mol，则根据Al³⁺～Al（OH）₃～[Al（OH）₄]^-，所以铝离子的物质的量是0.1mol，在0～0.3mol过氧化钠这一段，生成沉淀量最大，是氢氧化镁和氢氧化铝的混合物，所以含有氢氧化镁也是0.1mol，根据Mg²⁺～Mg（OH）₂，所以镁离子的物质的量是0.1mol，根据气体的量，当加入0.3mol过氧化钠时，理论上会产生0.15mol的氧气，此时生成气体共0.25mol，所以会生成0.1mol的氨气，根据NH₄⁺～NH₃↑，铵根离子的物质的量为：0.1mol，故答案为：NH₃，O₂；2：3；
（3）氢氧化铝为两性氢氧化物，能溶于氢氧化钠溶液，离子反应方程式为：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案为：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）由（2）可知溶液中存在：Mg²⁺：0.1mol；NH₄⁺：0.1mol；Al³⁺：0.1mol，故答案为：Mg²⁺：0.1mol；NH₄⁺：0.1mol；Al³⁺：0.1mol．

点评 本题考查的是常见阳离子的检验，注意各个离子的性质，结合图象的方式考查增加了难度，本题综合性很强，难度很大．