Question

20．某研究小組對某溶液進行檢測分析，該無色溶液中可能含有NH₄⁺、K⁺、Al³⁺、HCO₃^-、Cl^-、MnO₄^-、SO₄^2-等離子中的幾種離子：
①經實驗可知溶液明顯呈酸性．
②取10mL該溶液于試管中滴加Ba（NO₃）₂溶液，加稀硝酸酸化后過濾得到白色沉淀甲，向濾液中加入硝酸銀溶液未見沉淀產生．
③另取少量該溶液于試管中，滴加氫氧化鈉溶液產生白色沉淀乙，當沉淀增加到一定量后開始產生氣體丙，最后沉淀完全溶解．
（1）寫出氣體丙的電子式，其分子的空間構型為三角錐型．
（2）該溶液中一定不含有的離子是MnO₄^-、HCO₃^-、Cl^-，一定含有的離子是NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-．
（3）確定該無色溶液中可能存在的離子的實驗方法是焰色反應．
（4）寫出MnO₄^-在酸性環境中與SO₂發生氧化還原反應的離子方程式2MnO₄^-+5SO₂+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺．

Answer 1

分析 溶液無色，說明不含MnO₄^-；
①經實驗可知溶液明顯呈酸性，可為強酸弱堿鹽，則一定不存在水解呈堿性的HCO₃^-離子；
②取10mL該溶液于試管中滴加Ba（NO₃）₂溶液，加稀硝酸酸化后過濾得到0.03mol白色沉淀甲，向濾液中加入AgNO₃溶液未見沉淀產生，說明含有SO₄^2-，不含有Cl^-，
甲為BaSO₄；
③另取少量該溶液于試管中，滴加NaOH溶液產生白色沉淀乙，當沉淀增加到一定量后開始產生氣體丙，最后沉淀完全溶解，說明含有NH₄⁺、Al³⁺，乙為Al（OH）₃，
丙為NH₃，K⁺應通過焰色反應檢驗，以此解答該題．

解答 解：溶液無色，說明不含MnO₄^-；
①經實驗可知溶液明顯呈酸性，可為強酸弱堿鹽，則一定不存在水解呈堿性的HCO₃^-離子；
②取10mL該溶液于試管中滴加Ba（NO₃）₂溶液，加稀硝酸酸化后過濾得到0.03mol白色沉淀甲，向濾液中加入AgNO₃溶液未見沉淀產生，說明含有SO₄^2-，不含有Cl^-，
甲為BaSO₄；
③另取少量該溶液于試管中，滴加NaOH溶液產生白色沉淀乙，當沉淀增加到一定量后開始產生氣體丙，最后沉淀完全溶解，說明含有NH₄⁺、Al³⁺，乙為Al（OH）₃，
丙為NH₃，K⁺應通過焰色反應檢驗．
（1）由以上分析可知丙為NH₃，電子式為，分子中含有3個δ鍵和1個孤電子對，為三角錐型，故答案為：；三角錐型；
（2）由以上分析可知一定含有的離子為NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-，一定不含有的離子為MnO₄^-、HCO₃^-、Cl^-，
故答案為：MnO₄^-、HCO₃^-、Cl^-；NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-；
（3）K⁺應通過焰色反應檢驗，實驗方法是用潔凈的鉑絲蘸取試樣在無色火焰上灼燒，透過藍色鈷玻璃，觀察火焰顏色，若紫色，則含有K⁺，
故答案為：焰色反應；
（4）能與二氧化硫反應的離子應具有強氧化性，應為MnO₄^-，反應的離子方程式為2MnO₄^-+5SO₂+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：2MnO₄^-+5SO₂+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺．

點評 本題考查物質檢驗的實驗方案的設計，為高頻考點，側重于學生的分析、實驗能力的考查，把握實驗中現象與結論的關系、發生的離子反應為解答的關鍵，題目難度中等．