Question

（1）某无色透明的溶液，跟金属铝反应时放出H₂，试判断下列离子：Mg²⁺、Cu²⁺、Ba²⁺、H⁺、Ag⁺、SO₄^2-、HCO₃^-、OH^-、NO₃^-，在下列两种情况下，可能存在于此溶液中的是：
①当与铝反应后生成Al³⁺时，原溶液可能存在的离子

 

．
②当与铝反应后生成AlO₂^-时，原溶液可能存在的离子是

 

．
（2）拉曼?光谱表明溶液中不存在AlO₂^-离子，实际存在[Al（OH）₄]^-离子，在200mL 0.2mol/L Na[Al（OH）₄]溶液中逐滴加入 0.2mol/L H₂SO₄溶液250mL，试回答：
①写出分两步反应的离子方程式：

 

，

 

．
②反应完全后，溶液中Al³⁺离子与SO₄^2-离子的物质的量之比为

 

．

Answer 1

分析：（1）该溶液为无色透明溶液，说明不含Cu²⁺，能和铝反应生成氢气，说明溶液呈酸性或碱性；
①当与铝反应后生成Al³⁺时，说明溶液呈酸性，则和氢离子反应的离子不能存在，硝酸和铝反应生成氮的氧化物，所以溶液中不含NO₃^-离子，含有SO₄^2-，能和SO₄^2-反应生成沉淀的阳离子不存在；    
②当与铝反应后生成AlO₂^-时，溶液呈强碱性，则溶液中不含能和OH^-反应的离子；
（2）200mL 0.2mol/L Na[Al（OH）₄]溶液中n（Na[Al（OH）₄]）=0.2mol/L×0.2L=0.04mol，
0.2mol/L H₂SO₄溶液250mL中n（ H₂SO₄）=0.2mol/L×0.25L=0.05mol，
 n（Na[Al（OH）₄]）＜n（ H₂SO₄），[Al（OH）₄]^-先和酸反应生成Al（OH）₃沉淀，Al（OH）₃再和剩余的酸反应生成铝盐．

解答：解：（1）该溶液为无色透明溶液，说明不含Cu²⁺，能和铝反应生成氢气，说明溶液呈酸性或碱性；
①当与铝反应后生成Al³⁺时，说明溶液呈酸性，则HCO₃^-、OH^-不能存在，HNO₃和Al反应生成氮的氧化物，所以溶液中不含NO₃^-离子，含有SO₄^2-，能和SO₄^2-反应生成沉淀的阳离子Cu²⁺、Ba²⁺、Ag⁺不存在，所以溶液中存在的离子是Mg²⁺、SO₄^2-、H⁺，故答案为：Mg²⁺、SO₄^2-、H⁺；    
②当与铝反应后生成AlO₂^-时，溶液呈强碱性，则溶液中不含能和OH^-反应的离子Mg²⁺、H⁺、Ag⁺、HCO₃^-，溶液中含有钡离子，则不含与钡离子反应生成沉淀的硫酸根离子，所以溶液中存在的离子是Ba²⁺、OH^-、NO₃^-，故答案为：Ba²⁺、OH^-、NO₃^-；
（2）200mL 0.2mol/L Na[Al（OH）₄]溶液中n（Na[Al（OH）₄]）=0.2mol/L×0.2L=0.04mol，
0.2mol/L H₂SO₄溶液250mL中n（ H₂SO₄）=0.2mol/L×0.25L=0.05mol，n（SO₄^2-）=n（ H₂SO₄）=0.05mol，
n（H⁺）=2n（H₂SO₄）=0.1mol，
①[Al（OH）₄]^-先和酸反应生成Al（OH）₃沉淀，Al（OH）₃再和剩余的酸反应生成铝盐，
所以离子方程式为：[Al（OH）₄]^-+H⁺═Al（OH）₃↓+H₂O，Al（OH）₃+3H⁺═Al³⁺+3 H₂O，
故答案为：[Al（OH）₄]^-+H⁺═Al（OH）₃↓+H₂O，Al（OH）₃+3H⁺═Al³⁺+3 H₂O；
②[Al（OH）₄]^-+H⁺═Al（OH）₃↓+H₂O，
  1           1   1
 0.04mol  0.04mol 0.04mol
Al（OH）₃+3H⁺═Al³⁺+3 H₂O
1         3   1
0.02mol0.06mol0.02mol
根据以上分析知，n（SO₄^2-）=0.05mol，n（Al³⁺）=0.02mol，
所以n（Al³⁺）：n（SO₄^2-）=0.02mol：0.05mol=2：5，
故答案为：2：5．

点评：本题考查了离子共存、物质的量的有关计算，注意离子共存中，酸性条件下硝酸根离子和金属反应生成氮的化合物而不是氢气，为易错点，难度中等．