Question

5．某強酸性溶液X，含有Ba²⁺、Al³⁺、SiO₃^2-、NH₄⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、CO₃^2-、SO₄^2-、NO₃^-中的一種或幾種離子，取溶液進行連續(xù)實驗，能實現(xiàn)如下轉化：

依據(jù)以上信息，回答下列問題：
（1）氣體F的電子式為：，沉淀K的化學式為：Al（OH）₃，沉淀G的化學式為：Fe（OH）₃，實驗中，可以觀察到反應②的現(xiàn)象是：氣體由無色變紅棕色．
（2）上述離子中，溶液X中肯定含有的是：SO₄^2-、Al³⁺、Fe²⁺、NH₄⁺；不能肯定的是：Fe³⁺．對不能確定是否存在的離子，可以另取X溶液于一支試管中，選擇下列試劑中的一種加入X溶液中，根據(jù)現(xiàn)象就可判斷，則該試劑是：⑤．（選填：①NaOH溶液，②酚酞試劑，③石蕊試劑，④pH試紙，⑤KSCN溶液，⑥KMnO₄溶液）
（3）要使步驟③中，D、H₂O、O₂三種物質恰好發(fā)生化合反應，則D、H₂O、O₂物質的量之比是：4：2：1．
（4）寫出步驟①所有發(fā)生反應的離子方程式Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓、3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O．

Answer 1

分析 在強酸性溶液中一定不會存在CO₃^2-和SiO₃^2-離子，加入過量硝酸鋇生成沉淀，則該沉淀C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，強酸性溶液中就一定不含NO₃^-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K，則K為Al（OH）₃，L為NaAlO₂，說明溶液中含有Al³⁺離子，不能確定是否含有的離子Fe³⁺，檢驗用硫氰化鉀溶液；
（1）溶液B中加入過量NaOH溶液，生成氣體F，則F為NH₃；Fe²⁺離子被氧化為Fe³⁺離子，加入NaOH溶液后生成Fe（OH）₃；一氧化氮為無色，二氧化氮為紅棕色氣體；
（2）根據(jù)上述分析得到一定不會存在離子以及不能確定的離子；
（3）二氧化氮和氧氣和水發(fā)生氧化還原反應，根據(jù)反應方程式解答
（4）鋇離子和硫酸根離子反應生成沉淀；二價鐵離子被硝酸氧化生成三價鐵離子，自身被還原成一氧化氮．

解答 解：在強酸性溶液中氫離子和碳酸根離子反應生成二氧化碳和水，硅酸根離子和氫離子反應生成硅酸沉淀，所以一定不會存在CO₃^2-和SiO₃^2-離子；
加入過量硝酸鋇生成沉淀，鋇離子和硫酸根離子反應生成硫酸鋇沉淀，說明一定含有SO₄^2-，含有SO₄^2-離子就一定不含Ba²⁺離子；
氣體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⁺，一定不含NO₃^-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⁺；
溶液H中溶于CO₂氣體，生成沉淀K，則K為Al（OH）₃，L為NaOH和NaAlO₂，說明溶液中含有Al³⁺；
（1）溶液B中加入過量NaOH溶液，生成氣體F，NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O，氨氣的電子式：，F(xiàn)e²⁺離子被氧化為Fe³⁺，加入NaOH溶液后生成Fe（OH）₃，溶液H中溶于CO₂氣體，生成沉淀K，則K為Al（OH）₃，L為NaOH和NaAlO₂，說明溶液中含有Al³⁺；實驗中，可以觀察到反應②的現(xiàn)象是無色一氧化氮變?yōu)榧t棕色二氧化氮氣體，故答案為：Al（OH）₃；Fe（OH）₃；氣體由無色變紅棕色；
（2）一定不會存在Ba²⁺、CO₃^2-、SiO₃^2-、NO₃^-；含有SO₄^2-、Al³⁺、Fe²⁺、NH₄⁺，不能確定是否含有的離子Fe³⁺，檢驗用硫氰化鉀溶液，取少量X溶液放在試管中，加入幾滴KSCN，溶液變紅色說明有Fe³⁺，反之無 Fe³⁺；
故答案為：；SO₄^2-、Al³⁺、Fe²⁺、NH₄⁺；Fe³⁺；⑤；
（3）步驟③中，D為NO₂、H₂O、O₂三種物質恰好發(fā)生化合反應，二氧化氮中的氮為+4價，在水中，易被氧氣氧化成+5價的氮，反應方程式為4NO₂+2H₂O+O₂=4HNO₃，則D、H₂O、O₂物質的量之比是4：2：1，故答案為：4：2：1；
（4）步驟①在強酸性溶液中加入過量硝酸鋇，鋇離子和硫酸根離子反應生成硫酸鋇沉淀，Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，二價鐵離子具有還原性，硝酸具有氧化性，二價鐵離子被硝酸氧化生成三價鐵離子，硝酸被還原成一氧化氮，一氧化氮在空氣中被氧化成紅棕色的二氧化氮，
故答案為：Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓；3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O．

點評 本題主要考查了根據(jù)實驗現(xiàn)象判斷離子共存，關鍵要掌握根據(jù)實驗現(xiàn)象判斷存在的離子，排除與該離子反應的離子，題目難度中等．