Question

9．有一透明溶液已知其中可能含有Mg²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、K⁺、OH^-、SO₄^2-．当加入一种淡黄色粉末状固体物质时，有刺激性气味的混和气体放出，同时生成白色沉淀．当加入0.4mol淡黄色粉末时，共收集到0.4mol混和气体，且此时生成的沉淀最多．此后继续加入淡黄色粉末时，沉淀量逐渐减少，至加入0.45mol粉末后，沉淀量
由0.25mol减少至0.15mol，再加入粉末后，沉淀就不再减少．由此实验现象及数据判断：
（1）溶液中肯定有Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、SO₄^2-离子，肯定没有Cu²⁺、Fe²⁺、OH^-离子，可能有K⁺离子．
（2）写出下列反应的化学方程式．淡黄粉末与水反应2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑．
（3）溶液中阳离子的物质的量之比为（H⁺及没有确定的离子除外）n（Mg²⁺）：n（Al³⁺）：n（NH₄⁺）=3：2：4．

Answer 1

分析 当加入一种淡黄色粉末状固体物质时，有刺激性气味的混和气体放出，同时生成白色沉淀，说明溶液中一定不含有Cu²⁺、Fe²⁺，淡黄色固体粉末为过氧化钠，与水反应生成氢氧化钠和氧气，刺激性气味的混合气体为NH₃和O₂，说明含有NH₄⁺，当加入0.4mol淡黄色粉末时，共收集到0.4mol混合气体，结合2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑、OH^-+NH₄⁺=NH₃•H₂O，生成氧气为0.2mol，生成氨气为0.2mol，可知NH₄⁺为0.2mol，生成沉淀时消耗氢氧化钠物质的量为0.8mol-0.2mol=0.6mol，且此时生成的沉淀最多．此后继续加入淡黄色粉末时，沉淀量逐渐减少，至加入0.45mol粉末后，沉淀量由0.25mol减少至0.15mol，证明一定含有Al³⁺，说明溶液中一定不含有OH^-，且Al³⁺物质的量为0.1mol，生成1molAl（OH）₃需要3molNaOH，沉淀量由0.25mol减少至0.15mol，剩余的氢氧化钠为0.3mol，生成沉淀为0.15mol，说明沉淀为二价金属离子形成的沉淀为Mg（OH）₂，溶解1molAl（OH）₃，Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，需要1molNaOH，再加入0.05mol过氧化钠反应生成1mol氢氧化钠，再加入粉末后，沉淀就不再减少，综上所述，溶液中一定含有Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺，一定不含有OH^-、Cu²⁺、Fe²⁺，由电荷守恒可知，一定含阴离子为SO₄^2-，不能确定是否含K⁺，以此来解答．

解答 解：（1）溶液中一定含有Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、SO₄^2-，一定不含有OH^-、Cu²⁺、Fe²⁺，不能确定是否含K⁺，
故答案为：Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、SO₄^2-；Cu²⁺、Fe²⁺、OH^-；K⁺；  
（2）淡黄粉末与水反应的化学方程式为2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，
故答案为：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；
（3）由上述分析可知，溶液中阳离子的物质量之比为n（Mg²⁺）：n（Al³⁺）：n（NH₄⁺）=0.15mol：0.1mol：0.2mol=3：2：4，
故答案为：n（Mg²⁺）：n（Al³⁺）：n（NH₄⁺）=3：2：4．

点评 本题考查无机物的推断，为高频考点，把握发生的反应、离子共存、元素化合物知识为解答的关键，侧重分析与推断能力的考查，注意元素化合物知识的综合应用，题目难度不大．