Question

15．某強(qiáng)酸性溶液X中含有Ba²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、CO₃^2-、SO₃^2-、SO₄^2-、Cl^-、NO₃^-中的一種或幾種，取該溶液進(jìn)行連續(xù)實驗，實驗過程如下：

（1）上述離子中，溶液X中除H⁺外還一定含有的離子是Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-，不能確定的陰離子是Cl^-，若要用實驗證明該離子存在，其化學(xué)方法是取少量X溶液放在試管中，加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，產(chǎn)生白色沉淀；
（2）寫出下列反應(yīng)的離子方程式：
①中生成氣體A：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
②生成沉淀I：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（3）假設(shè)測定A、F、I均為0.01mol，10mL X溶液中n（H⁺）=0.06mol，且不能確定含有的離子只有一種．當(dāng)X溶液中不能確定離子是Fe³⁺，沉淀C物質(zhì)的量＞0.08mol（或Cl^-，＜0.08mol）．

Answer 1

分析 在強(qiáng)酸性溶液中一定不會存在CO₃^2-和SO₃^2-離子，加入過量硝酸鋇生成沉淀，則該沉淀為BaSO₄沉淀，說明溶液中含有SO₄^2-離子，生成氣體A，A連續(xù)氧化生成D和E，則A為NO，D為NO₂，E為HNO₃，說明溶液中含有還原性離子，一定為Fe²⁺離子，溶液B中加入過量NaOH溶液，生成氣體F，則F為NH₃，說明溶液中含有NH₄⁺離子，溶液H中溶于CO₂氣體，生成沉淀I，則I為Al（OH）₃，H為NaAlO₂，說明溶液中含有Al³⁺離子，溶液中含有Fe²⁺離子，就一定不含NO₃^-離子，含有SO₄^2-離子就一定不含Ba²⁺離子，不能確定的是否含有的離子Fe³⁺和Cl^-，以此解答．

解答 解：（1）在強(qiáng)酸性溶液中一定不會存在CO₃^2-和SO₃^2-離子，加入過量硝酸鋇生成沉淀，則該沉淀為BaSO₄沉淀，說明溶液中含有SO₄^2-離子，生成氣體A，A連續(xù)氧化生成D和E，則A為NO，D為NO₂，E為HNO₃，說明溶液中含有還原性離子，一定為Fe²⁺離子，溶液B中加入過量NaOH溶液，生成氣體F，則F為NH₃，說明溶液中含有NH₄⁺離子，溶液H中溶于CO₂氣體，生成沉淀I，則I為Al（OH）₃，H為NaOH和NaAlO₂，說明溶液中含有Al³⁺離子，溶液中含有Fe²⁺離子，就一定不含NO₃^-離子，含有SO₄^2-離子就一定不含Ba²⁺離子，不能確定是否含有的離子Fe³⁺和Cl^-，檢驗氯離子的方法是：取少量B溶液放在試管中，加入幾滴AgNO₃溶液，無白色沉淀說明無Cl^-，
所以一定含有的是Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-，不能確定的是Fe³⁺、Cl^-，證明氯離子的方法為：取少量X溶液放在試管中，加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，產(chǎn)生白色沉淀，
故答案為：Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-；Cl^-；取少量X溶液放在試管中，加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，產(chǎn)生白色沉淀；
（2）①Fe²⁺離子被氧化為Fe³⁺離子，反應(yīng)的離子方程式為3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案為：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
②H為NaOH和NaAlO₂混合物，通入過量二氧化碳后分別發(fā)生的反應(yīng)為：CO₂+OH^-=HCO₃^-，AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，故生成沉淀的離子方程式為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
故答案為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）A、F、I均為0.01mol，10mLX溶液中n（H⁺）=0.06mol，根據(jù)反應(yīng)3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，可知亞鐵離子為0.03mol，根據(jù)溶液電中性可知：2n（Fe²⁺）+3n（Al³⁺）+n（NH₄⁺）=2n（SO₄^2-），n（SO₄^2-）=$\frac{0.03mol×2+0.01mol×3+0.01mol+0.06mol}{2}$=0.08mol，
當(dāng)X溶液中不能確定的離子是Fe³⁺，則硫酸根離子的物質(zhì)的量大于0.08mol，生成沉淀C硫酸鋇的物質(zhì)的量大于0.08mol；
當(dāng)X溶液中不能確定的離子為Cl^-，則硫酸根離子的物質(zhì)的量小于0.08mol，生成沉淀C硫酸鋇的物質(zhì)的量小于0.08mol，
故答案為：Fe³⁺；＞0.08mol（或Cl^-，＜0.08mol）．

點評 本題考查了常見陰陽離子的檢驗、無機(jī)推斷，題目難度中等，注意掌握常見離子的性質(zhì)及檢驗方法，（3）為難點、易錯點，注意溶液電中性知識在化學(xué)計算中的應(yīng)用方法，試題充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識的能力．