Question

20．某溶液中的离子可能含有K⁺、Al³⁺、Ca²⁺、Cl^-、OH^-、AlO₂^-、（SiO₃^2-）中的几种，为了确定溶液成分，做了如下实验：向该溶液中加入1mol•L^-1的稀硝酸至过量，得到沉淀的物质的量与加入稀硝酸体积的关系如图所示．

（1）由上述实验可以确定一定含有的阴离子为OH^-、AlO₂^-、SiO₃^2-，一定含有的阳离子为K⁺．
（2）写出ab段反应的离子方程式：AlO₂^-+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓、SiO₃^2-+2H⁺=H₂ SiO₃↓；．
（3）当a点V=200时，V₁=700，V₂=1000．
（4）为了确定可能存在的离子，还需要进行一个补充实验，其步骤是取适量溶液加过量的硝酸，过滤，向滤液中再加硝酸银溶液，若产生白色沉淀，说明溶液中有氯离子，否则没有．

Answer 1

分析 向该溶液中加入1mol•L^-1的稀硝酸至过量，一开始没有沉淀，说明硝酸与氢氧根离子反应，即溶液中存在OH^-，然后生成沉淀，沉淀达到最大值又部分减小，说明生成的沉淀能部分溶于硝酸，所以沉淀为氢氧化铝和硅酸，即溶液中含有AlO₂^-、SiO₃^2-，Al³⁺、Ca²⁺与SiO₃^2-不能共存，所以溶液中没有Al³⁺、Ca²⁺，由电荷守恒可知溶液中一定含有K⁺，不能确定是否含有Cl^-，结合有关物质的性质解答．

解答 解：向该溶液中加入1mol•L^-1的稀硝酸至过量，一开始没有沉淀，说明硝酸与氢氧根离子反应，即溶液中存在OH^-，然后生成沉淀，沉淀达到最大值又部分减小，说明生成的沉淀能部分溶于硝酸，所以沉淀为氢氧化铝和硅酸，即溶液中含有AlO₂^-、SiO₃^2-，Al³⁺、Ca²⁺与SiO₃^2-不能共存，所以溶液中没有Al³⁺、Ca²⁺，由电荷守恒可知溶液中一定含有K⁺，不能确定是否含有Cl^-，
（1）由上述分析可以确定一定含有的阴离子为OH^-、AlO₂^-、SiO₃^2-；一定含有的阳离子为 K⁺；
故答案为：OH^-、AlO₂^-、SiO₃^2-；K⁺；
（2）ab段反应生成氢氧化铝沉淀和硅酸沉淀，则其离子方程式为：AlO₂^-+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓、SiO₃^2-+2H⁺=H₂ SiO₃↓；
故答案为：AlO₂^-+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓、SiO₃^2-+2H⁺=H₂SiO₃↓；
（3）由图可知，沉淀最大值为0.3mol，硝酸过量时减少0.1mol，则Al（OH）₃为0.1mol，H₂SiO₃为0.2mol，由方程式可知，生成0.1molAl（OH）₃消耗0.1mol硝酸，生成0.2molH₂SiO₃消耗硝酸0.4mol，当a点V=200时，V₁=200+$\frac{0.5mol}{1mol/L}$×1000=700mL，氢氧化铝溶解的方程式为3H⁺+Al（OH）₃=Al³⁺+3H₂O，0.1mol氢氧化铝全部溶解消耗硝酸为0.3mol，则V₂=700mL+$\frac{0.3mol}{1mol/L}$×1000=1000mL；
故答案为：700；1000；
（4）检验溶液中是否含有氯离子，要先加过量的硝酸把硅酸根离子转化为硅酸沉淀，过滤后，在滤液中加硝酸银溶液，若产生白色沉淀，说明溶液中含有氯离子，若没有白色沉淀生成，说明溶液中没有氯离子；
故答案为：取适量溶液加过量的硝酸，过滤，向滤液中再加硝酸银溶液，若产生白色沉淀，说明溶液中有氯离子，否则没有．

点评 本题考查了有关离子方程式的计算、离子检验和离子反应，题目综合考查了离子反应的有关知识，题目难度中等，明确溶液中发生的反应是解题的关键，考查学生分析和解决问题的能力．