题目内容
【题目】2019年3月21日是第二十七届“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100
，进行了三组实验，其操作和有关图像如下图所示，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图像中沉淀达到最大量且质量不再发生变化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+)=0.14mol/L，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/L。(若不存在或不确定则此空不填)。
【答案】CO32- Na+、H+、Al3+、NH4+ NH4++OH-=NH3·H2O 1：1 0.546 存在 0.36
【解析】
(1)根据实验①焰色反应为黄色确定存在Na+，根据实验②加入稀HCl酸化的BaCl2溶液，产生白色沉淀，确定存在SO42-；根据实验③加入NaOH溶液，开始无沉淀，说明含有H+，由于H+与CO32-不能大量共存，证明不含有CO32-；后来产生白色沉淀，证明不含有产生红褐色沉淀的Fe3+；然后沉淀不再变化，最后沉淀完全消失，证明含有Al3+，无Mg2+，可见通过③可证明含有H+、Al3+、NH4+，无CO32-、Mg2+、Fe3+。然后根据反应过程中消耗的NaOH的物质的量确定含有离子的物质的量的多少，结合溶液电中性确定其它离子的存在及其浓度大小。
(1)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Fe3+、Mg2+，因为CO32-与H+、Al3+不能共存，所以一定不存在CO32-；可见该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图象中沉淀达到最大量且质量不再发生变化阶段，是NH4+与OH-之间的离子反应，离子方程式为：NH4++OH-=NH3·H2O；
(3)根据图象，从开始形成沉淀到沉淀达到最大值，发生反应Al3++3OH-=Al(OH)3↓，n(Al3+)=
=0.007mol，n(NH4+)=0.042mol-0.035mol=0.007mol；溶液的体积相同，所以原溶液中c(NH4+)与c(Al3+)的比值为1：1；所得沉淀的最大质量m[Al(OH)3]=0.007mol×78g/mol=0.546g；
(4)根据硫酸钡沉淀质量是2.33g，n(SO42-)=n(BaSO4)=
=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，正电荷总数大于负电荷总数，所以原废水中存在NO3-，c(NO3-)=
=0.36mol/L。
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