Question

2．某無色溶液X，由K⁺、Ba²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、AlO₂^-、CO₃^2-、SO₄^2-中的若干種離子組成，取溶液進行如圖實驗：

（1）氣體A的成分是CO₂（填化學式，下同），氣體B的成分是NH₃．
（2）確定溶液中沒有Al³⁺的理由是CO₃^2-與Al³⁺發生雙水解反應．
（3）分別寫出形成白色沉淀甲和氣體B的離子方程式Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑、OH^-+NH₄⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O．
（4）通過上述實驗，可確定X溶液中一定存在的離子是K⁺、CO₃^2-、AlO₂^-，尚未確定是否存在的離子是SO₄^2-，只要設計一個簡單的后續實驗就可以確定該離子是否存在，該方法是在沉淀乙中加足量的稀鹽酸，若沉淀全部溶解則說明只有BaCO₃，則溶液中不存在SO₄^2-，若不能全部溶解，說明是BaCO₃和BaSO₄的混合物，則溶液中一定含有SO₄^2-．

Answer 1

分析 無色溶液中一定不存在有色的Fe³⁺；X中進入過量鹽酸后生成氣體A，氣體A只能為CO₂，則X中一定含有CO₃^2-，根據離子共存，則一定不存在Ba²⁺、Al³⁺、Fe³⁺；溶液Ⅰ中進入過量碳酸氫銨溶液后生成氣體A、白色沉淀甲和溶液Ⅱ，說明碳酸氫根離子與鋁離子發生雙水解反應生成氫氧化鋁沉淀和二氧化碳氣體，則白色沉淀甲為氫氧化鋁沉淀，原溶液中一定存在AlO₂^-；溶液Ⅱ中含有碳酸氫根離子、銨根離子，進入過量氫氧化鋇溶液后生成的氣體B為NH₃，白色沉淀乙中一定含有BaCO₃，可能含有BaSO₄，根據溶液電中性可知，原溶液中一定含有K⁺，據此進行解答．

解答 解：無色溶液中一定不存在有色的Fe³⁺；X中進入過量鹽酸后生成氣體A，氣體A只能為CO₂，則X中一定含有CO₃^2-，根據離子共存，則一定不存在Ba²⁺、Al³⁺、Fe³⁺；溶液Ⅰ中進入過量碳酸氫銨溶液后生成氣體A、白色沉淀甲和溶液Ⅱ，說明碳酸氫根離子與鋁離子發生雙水解反應生成氫氧化鋁沉淀和二氧化碳氣體，則白色沉淀甲為氫氧化鋁沉淀，原溶液中一定存在AlO₂^-；溶液Ⅱ中含有碳酸氫根離子、銨根離子，進入過量氫氧化鋇溶液后生成的氣體B為NH₃，白色沉淀乙中一定含有BaCO₃，可能含有BaSO₄，根據溶液電中性可知，原溶液中一定含有K⁺，
（1）根據分析可知，氣體A為CO₂，氣體B的成分是NH₃，
故答案為：CO₂；NH₃；
（2）溶液中存在CO₃^2-，而CO₃^2-與Al³⁺發生雙水解反應，則原溶液中一定不存在Al³⁺，
故答案為：CO₃^2-與Al³⁺發生雙水解反應；
（3）白色沉淀甲為氫氧化鋁，氨氣B為氨氣，反應的離子的方程式為：Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑、OH^-+NH₄⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O，
故答案為：Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑；OH^-+NH₄⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O；
（4）根據分析可知，溶液中一定存在的離子為：K⁺、CO₃^2-、AlO₂^-；
溶液中一定含有碳酸根離子，也可能含有SO₄^2-，所以加過量的氫氧化鋇生成白色沉淀一定含有碳酸鋇，可能有硫酸鋇，確定是否含有SO₄^2-的方法為：在沉淀乙中加足量的稀鹽酸，若沉淀全部溶解則說明只有BaCO₃，則溶液中不存在SO₄^2-，若不能全部溶解，說明是BaCO₃和BaSO₄的混合物，則溶液中一定含有SO₄^2-，
故答案為：K⁺、CO₃^2-、AlO₂^-；在沉淀乙中加足量的稀鹽酸，若沉淀全部溶解則說明只有BaCO₃，則溶液中不存在SO₄^2-，若不能全部溶解，說明是BaCO₃和BaSO₄的混合物，則溶液中一定含有SO₄^2-．

點評 本題考查了常見離子的檢驗方法，題目難度中等，明確常見離子的性質及檢驗方法為解答關鍵，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查了學生的分析、理解能力及邏輯推理能力．