(1)某无色透明溶液,加入金属铝反应放出H2,试判断下列离子:Mg2+、Cu2+、Ba2+、H+、Ag+、SO42-、HCO3-、OH-、NO3-在下列两种情况中,可能大量存在于此溶液中的是:
①当与铝反应后,生成Al3+时,原溶液可能存在的离子有______________ ;
②当与铝反应后,生成[Al(OH)4]-时,原溶液可能存在的离子有______________ 。
(2)若向100mL、0.1mol/L硫酸铝溶液中加入0.5mol/L的NaOH溶液,反应后得到1.17g沉淀,则加入的NaOH溶液体积为_________。
(3)在200mL、0.2mol/LNa[Al(OH)4]溶液中逐滴加入0.2mol/LH2SO4溶液250mL,试回答:
①写出分两步反应的离子方程式:_______、________。
②反应完全后,溶液中SO42-离子与Al3+离子的物质的量之比为________。
【答案】Mg2+、SO42-、H+ Ba2+、OH-、NO3- 90mL或130mL [Al(OH)4]-+H+=Al(OH)3↓+H2O Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O 5:2
【解析】(1)溶液无色,则一定不存在Cu2+;①当与铝反应后,生成Al3+时,原溶液显酸性,H+一定大量存在,则一定不能大量存在HCO3-、OH-、NO3-(酸性溶液中硝酸根与金属反应得不到氢气),根据溶液的电中性可知一定存在SO42-,因此一定不存在Ba2+、Ag+,还可能存在的离子有Mg2+;②当与铝反应后,生成[Al(OH)4]-时,原溶液显强碱性,一定存在氢氧根离子,则一定不能大量存在Mg2+、H+、Ag+、HCO3-。根据溶液显中性可判断一定存在Ba2+,所以一定不能存在SO42-,还可能存在的离子有NO3-;
(2)在100ml 0.1mol/L的硫酸铝溶液中加入0.5mol/L的NaOH溶液,如硫酸铝完全生成氢氧化铝,则沉淀的质量为:0.1L×0.1mol/L×2×78g/mol=1.56g,而此时为1.17g,说明硫酸铝并没有完全转化为氢氧化铝,此时n[Al(OH)3]=1.17g÷78g/mol=0.015mol,NaOH可能有两种情况,一是不足,二是使氢氧化铝部分溶解,当NaOH不足时,
Al3++3OH-=Al(OH)3↓
3mol 1mol
x 0.015mol
则x=0.045mol,因此氢氧化钠溶液体积=0.045mol÷0.5mol/L=0.09L=90mL;
如使Al(OH)3部分溶解,则
①Al3++3OH-=Al(OH)3↓
0.02mol 0.06mol
②Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O
1mol 1mol
(0.02-0.015)mol (0.02-0.015)mol=0.005mol
两步反应共需要0.06mol+0.005mol=0.065mol,因此氢氧化钠溶液体积=0.065mol÷0.5mol/L=0.13L=130mL;
(3)①Na[Al(OH)4]先和酸反应生成Al(OH)3沉淀,Al(OH)3再和剩余的酸反应生成铝盐,所以两步反应的离子方程式分别是[Al(OH)4]-+H+=Al(OH)3↓+H2O、Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O;
②[Al(OH)4]-+H+=Al(OH)3↓+H2O
1 1 1
0.04mol 0.04mol 0.04mol
Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O
1 3 1
0.02mol0.06mol0.02mol
根据以上分析知,n(SO42-)=0.05mol,n(Al3+)=0.02mol,所以n(Al3+):n(SO42-)=0.02mol:0.05mol=2:5。