Question

6．某強酸性溶液X，可能含有Al³⁺、Ba²⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、CO₃^2-、SO₄^2-、SiO₃^2-、NO₃^-中的一種或幾種離子，取該溶液進行實驗，其現象及轉化如圖．有一種氣體是紅棕色．請回答下列問題：

（1）溶液X中除了H⁺一定存在的離子有Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-．溶液X中一定不存在的離子有Ba²⁺、CO₃^2-、SiO₃^2-、NO₃^-．
（2）產生氣體A的離子方程式為3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO+2H₂O．
（3）轉化⑥發生反應的現象為紅褐色沉淀溶解，溶液呈黃色．
（4）轉化 ⑤中的離子方程式為NH₃+H⁺═NH₄⁺．
（5）若轉化③中，D、H₂O、O₂三種物質恰好發生化合反應生成E，則反應中O₂與D的物質的量之比為1：4．

Answer 1

分析 某強酸性溶液X，則溶液中不存在弱酸根離子CO₃^2-、SiO₃^2-，溶液和硝酸鋇溶液反應生成沉淀C，則溶液存在SO₄^2-，不存在和硫酸根離子反應的Ba²⁺，C是BaSO₄；
酸性條件下硝酸根離子具有強氧化性，所以溶液中Fe²⁺和NO₃^-不能共存，加入硝酸鋇產生氣體，則溶液中存在Fe²⁺，不存在NO₃^-，氣體A是NO，由反應②可知生成D為NO₂，③中生成E為硝酸；
溶液B中加入過量氫氧化鈉溶液時，產生氣體F，則溶液中含有NH₄⁺，F是NH₃，產生沉淀，由于溶液中存在Fe²⁺，沉淀G是Fe（OH）₃，溶液H中通入過量二氧化碳生成沉淀，則溶液中存在Al³⁺，溶液H中含有偏鋁酸根，沉淀K是Al（OH）₃，溶液L是NaHCO₃，以此來解答．

解答 解：某強酸性溶液X，則溶液中不存在弱酸根離子CO₃^2-、SiO₃^2-，溶液和硝酸鋇溶液反應生成沉淀C，則溶液存在SO₄^2-，不存在和硫酸根離子反應的Ba²⁺，C是BaSO₄；
酸性條件下硝酸根離子具有強氧化性，所以溶液中Fe²⁺和NO₃^-不能共存，加入硝酸鋇產生氣體，則溶液中存在Fe²⁺，不存在NO₃^-，氣體A是NO，由反應②可知生成D為NO₂，③中生成E為硝酸；
溶液B中加入過量氫氧化鈉溶液時，產生氣體F，則溶液中含有NH₄⁺，F是NH₃，產生沉淀，由于溶液中存在Fe²⁺，沉淀G是Fe（OH）₃，溶液H中通入過量二氧化碳生成沉淀，則溶液中存在Al³⁺，溶液H中含有偏鋁酸根，沉淀K是Al（OH）₃，溶液L是NaHCO₃；
（1）綜上所述，溶液X中除H⁺外肯定含有的離子是Al³⁺、SO₄^2-、NH₄⁺、Fe²⁺；不能確定是否含有的離子Fe³⁺，一定不存在的離子為Ba²⁺、CO₃^2-、SiO₃^2-、NO₃^-，
故答案為：Al³⁺、SO₄^2-、NH₄⁺、Fe²⁺；Ba²⁺、CO₃^2-、SiO₃^2-、NO₃^-；
（2）產生氣體A的離子方程式為3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO+2H₂O，故答案為：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO+2H₂O；
（3）轉化⑥中Fe（OH）₃與鹽酸反應生成氯化鐵，發生反應的現象為紅褐色沉淀溶解，溶液呈黃色，故答案為：紅褐色沉淀溶解，溶液呈黃色；
（4）轉化⑤中的離子方程式為NH₃+H⁺═NH₄⁺，故答案為：NH₃+H⁺═NH₄⁺；
（5）若轉化③中，D、H₂O、O₂三種物質恰好發生化合反應生成E，發生4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，則反應中O₂與D的物質的量之比為1：4，故答案為：1：4．

點評 本題考查常見離子的檢驗，為高頻考點，把握離子的性質、發生的反應為解答的關鍵，側重分析與實驗能力的考查，注意發生的氧化還原反應，題目難度不大．