Question

10．某溶液中可能含有Fe^2十、Mg²⁺、Cu²⁺、NH₄⁺、Al³⁺．当加入一种淡黄色固体并加热溶液时，有刺激性气味的气体放出和白色沉淀生成，加入淡黄色固体物质的量（横坐标）与析出的沉淀和产生气体的物质的量（纵坐标）的关系，如图所示．
（1）写出反应②和④的离子方程式
②2Na₂O₂+2H₂O═4Na⁺+4OH^-+O₂
④Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O
（2）溶液中含有的离子是NH₄⁺、Al³⁺、Mg²⁺，它们的物质的量浓度之比为c（Mg²⁺）：c（Al³⁺）：c（NH₄⁺）=1：1：3．

Answer 1

分析 淡黄色固体加入溶液中，并加热溶液时，有刺激性气体放出和白色沉淀生成，则淡黄色固体为Na₂O₂，图象实际为两个图合在一起，较上的是气体，较下的是沉淀，图象中加入8mol过氧化钠后，沉淀减小，且没有完全溶解，则溶液中一定没有Fe²⁺和Cu²⁺，一定有NH₄⁺、Al³⁺、Mg²⁺，由图可知氢氧化镁为2mol，氢氧化铝为4mol-2mol=2mol，根据元素守恒计算Al³⁺、Mg²⁺物质的量，加入8mol过氧化钠之后，生成气体减小，故加入8mol过氧化钠时，铵根离子完全反应，计算加入8mol过氧化钠生成氧气的物质的量，再计算氨气物质的量，进而计算n（NH₄⁺）．

解答 解：淡黄色固体加入溶液中，并加热溶液时，有刺激性气体放出和白色沉淀生成，则淡黄色固体为Na₂O₂，图象实际为两个图合在一起，较上的是气体，较下的是沉淀，图象中加入8mol过氧化钠后，沉淀减小，且没有完全溶解，则溶液中一定没有Fe²⁺和Cu²⁺，一定有NH₄⁺、Al³⁺、Mg²⁺，加入8mol过氧化钠之后，生成气体减小，故加入8mol过氧化钠时，铵根离子完全反应，
（1）根据溶液组成的判断，加入过氧化钠以后，结合图象的数据得到反应②和④的离子方程式分别为：②2Na₂O₂+2H₂O═4Na⁺+4OH^-+O₂；④Al（OH）₃+OH^-═AlO+2H₂O；
故答案为：2Na₂O₂+2H₂O═4Na⁺+4OH^-+O₂；Al（OH）₃+OH^-═AlO+2H₂O；
（2）由纵坐标可知：n（Mg²⁺）=n[Mg（OH）₂]=2mol，n（Al³⁺）=4mol-n[Mg（OH）₂]=2mol．
当n（Na₂O₂）=8mol时，由2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，可知n（O₂）=8mol×$\frac{1}{2}$=4mol，所以n（NH₄⁺）=n（NH₃）=10mol-n（O₂）=6mol，
故n（Mg²⁺）：n（Al³⁺）：n（NH₄⁺）=2mol：2mol：6mol=1：1：3，
故答案为：NH₄⁺、Al³⁺、Mg²⁺；n（Mg²⁺）：n（Al³⁺）：n（NH₄⁺）=1：1：3．

点评 本题考查无机离子推断、化学图象计算等，综合性很强，根据图象结合离子反应判断含有的离子是关键，难度很大，注意开始阶段加热，会生成氨气逸出．