Question

【題目】2019年3月21日是第二十七屆“世界水日”，保護(hù)水資源，合理利用廢水節(jié)省水資源，加強(qiáng)廢水的回收利用已被越來越多的人所關(guān)注。已知：某無色廢水中可能含有H+、NH4+、Fe3+、Al3+、Mg2+、Na+、NO3-、CO32-、SO42-中的幾種，為分析其成分，分別取廢水樣品100，進(jìn)行了三組實(shí)驗(yàn)，其操作和有關(guān)圖像如下圖所示，請回答下列問題：

(1)根據(jù)上述3組實(shí)驗(yàn)可以分析廢水中一定不存在的陰離子是_______，一定存在的陽離子是____________________。

(2)寫出實(shí)驗(yàn)③圖像中沉淀達(dá)到最大量且質(zhì)量不再發(fā)生變化階段發(fā)生反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式：_________________________。

(3)分析圖像，在原溶液中c(NH4+)與c(Al3+)的比值為__________，所得沉淀的最大質(zhì)量是__________g。

(4)若通過實(shí)驗(yàn)確定原廢水中c(Na+)=0.14mol/L，試判斷原廢水中NO3-是否存在?__________(填“存在”“不存在”或“不確定”)。若存在，c(NO3-)=__________mol/L。(若不存在或不確定則此空不填)。

Answer 1

【答案】CO32- Na+、H+、Al3+、NH4+ NH4++OH-=NH3·H2O 1：1 0.546 存在 0.36

【解析】

(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)①焰色反應(yīng)為黃色確定存在Na+，根據(jù)實(shí)驗(yàn)②加入稀HCl酸化的BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀，確定存在SO42-；根據(jù)實(shí)驗(yàn)③加入NaOH溶液，開始無沉淀，說明含有H+，由于H+與CO32-不能大量共存，證明不含有CO32-；后來產(chǎn)生白色沉淀，證明不含有產(chǎn)生紅褐色沉淀的Fe3+；然后沉淀不再變化，最后沉淀完全消失，證明含有Al3+，無Mg2+，可見通過③可證明含有H+、Al3+、NH4+，無CO32-、Mg2+、Fe3+。然后根據(jù)反應(yīng)過程中消耗的NaOH的物質(zhì)的量確定含有離子的物質(zhì)的量的多少，結(jié)合溶液電中性確定其它離子的存在及其濃度大小。

(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)①確定存在Na+，根據(jù)實(shí)驗(yàn)②確定存在SO42-，根據(jù)實(shí)驗(yàn)③確定有H+、Al3+、NH4+，沒有Fe3+、Mg2+，因?yàn)?/span>CO32-與H+、Al3+不能共存，所以一定不存在CO32-；可見該廢水中一定不存在的陰離子是CO32-；一定存在的陽離子是Na+、H+、Al3+、NH4+；

(2)實(shí)驗(yàn)③圖象中沉淀達(dá)到最大量且質(zhì)量不再發(fā)生變化階段，是NH4+與OH-之間的離子反應(yīng)，離子方程式為：NH4++OH-=NH3·H2O；

(3)根據(jù)圖象，從開始形成沉淀到沉淀達(dá)到最大值，發(fā)生反應(yīng)Al3++3OH-=Al(OH)3↓，n(Al3+)==0.007mol，n(NH4+)=0.042mol-0.035mol=0.007mol；溶液的體積相同，所以原溶液中c(NH4+)與c(Al3+)的比值為1：1；所得沉淀的最大質(zhì)量m[Al(OH)3]=0.007mol×78g/mol=0.546g；

(4)根據(jù)硫酸鋇沉淀質(zhì)量是2.33g，n(SO42-)=n(BaSO4)==0.01mol，根據(jù)電荷守恒，陰離子電荷總物質(zhì)的量為0.01mol×2=0.02mol，陽離子電荷總物質(zhì)的量為n(H+)+n(Al3+)+ n(NH4+)+n(Na+)=0.014mol+0.007×3mol+0.007mol+0.14mol/L×0.1L=0.056mol，正電荷總數(shù)大于負(fù)電荷總數(shù)，所以原廢水中存在NO3-，c(NO3-)==0.36mol/L。