Question

6．某強酸性溶液X中含有Ba²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、CO₃^2-、SO₃^2-、SO₄^2-、Cl^-、NO₃^-中的一種或幾種，取該溶液進行連續實驗，實驗過程如圖：

根據以上信息，回答下列問題：
（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-，不能確定的陽離子是Fe³⁺．
（2）沉淀G的化學式為Fe（OH）₃．
（3）寫出生成沉淀I的離子方程式AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（4）假設測定A、F、I均為0.01mol，10mL X溶液中n（H⁺）=0.04mol，且不能確定含有的離子只有一種．當X溶液中不能確定離子是Fe³⁺或Cl^-，沉淀C物質的量＞0.07mol（＜0.07mol）．

Answer 1

分析 在強酸性溶液中一定不會存在CO₃^2-、SO₃^2-離子；加入過量硝酸鋇生成沉淀，則該沉淀為BaSO₄，說明溶液中含有SO₄^2-離子，生成氣體A，A連續氧化生成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，則一定為Fe²⁺離子；溶液B中加入過量NaOH溶液，沉淀G只為Fe（OH）₃，生成氣體F，則F為NH₃，說明溶液中含有NH₄⁺離子；溶液H中通入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，再根據離子共存知識，溶液中含有Fe²⁺離子，則一定不含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^-，以此進行解答．

解答 解：在強酸性溶液中一定不會存在CO₃^2-、SO₃^2-離子；加入過量硝酸鋇生成沉淀，則該沉淀為BaSO₄，說明溶液中含有SO₄^2-離子，生成氣體A，A連續氧化生成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，則一定為Fe²⁺離子；溶液B中加入過量NaOH溶液，沉淀G只為Fe（OH）₃，生成氣體F，則F為NH₃，說明溶液中含有NH₄⁺離子；溶液H中通入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，再根據離子共存知識，溶液中含有Fe²⁺離子，則一定不含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^-，
（1）由以上分析可知上述離子中，溶液X中除H⁺外還一定含有的離子是Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-，不能確定的陽離子為Fe³⁺，
故答案為：Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-；Fe³⁺；
（2）Fe²⁺離子被氧化為Fe³⁺離子，加入NaOH溶液后生成Fe（OH）₃，故答案為：Fe（OH）₃；
（3）H中NaAlO₂，沉淀I為氫氧化鋁，偏鋁酸根離子與二氧化碳反應生成氫氧化鋁沉淀，反應的離子方程式為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（4）A、F、I均為0.01mol，10mL X溶液中n（H⁺）=0.04mol，根據反應3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，可知亞鐵離子為0.03mol，根據溶液電中性可知：2n（Fe²⁺）+3n（Al³⁺）+n（NH₄⁺）=2n（SO₄^2-），n（SO₄^2-）=$\frac{2×0.03mol+3×0.01mol+0.01mol+0.04mol}{2}$=0.07mol，
當X溶液中不能確定的離子是Fe³⁺，則硫酸根離子的物質的量大于0.07mol，生成沉淀C硫酸鋇的物質的量大于0.07mol；
當X溶液中不能確定的離子為Cl^-，則硫酸根離子的物質的量小于0.07mol，生成沉淀C硫酸鋇的物質的量小于0.07mol，
故答案為：Fe³⁺或Cl^-；＞0.07mol （＜0.07mol ）．

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