Question

12．某強酸性溶液X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，實驗內容如圖：

根據以上信息，回答下列問題：
（1）上述離子中，溶液X中除H⁺外還肯定含有的離子是Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-，不能確定是否含有的離子是Fe³⁺、Cl^-，若要確定不能確定的離子中陰離子不存在，檢驗的最可靠的化學方法是用試管取少量X溶液，加入足量硝酸鋇溶液，靜置取上層清夜，滴加AgNO₃溶液，無白色沉淀說明無Cl^-
（2）寫出有關離子方程式：①中生成A3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O．②AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（3）假設測定A、F、I均為0.01mol，10mL X溶液中n（H⁺）=0.02mol，當沉淀C物質的量為＞0.06mol，表明不能確定的離子中陽離子一定存在．

Answer 1

分析 在強酸性溶液中一定不會存在CO₃^2-和SO₃^2-離子，加入過量硝酸鋇生成沉淀，則該沉淀為BaSO₄沉淀，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，一定為Fe²⁺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I，則I為Al（OH）₃，H為NaAlO₂，說明溶液中含有Al³⁺離子，溶液中含有Fe²⁺離子，就一定不含NO₃^-離子，含有SO₄^2-離子就一定不含Ba²⁺離子，不能確定的是否含有的離子Fe³⁺和Cl^-，以此解答（1）（2）題，根據溶液電中性解答（3）題．

解答 解：（1）在強酸性溶液中一定不會存在CO₃^2-和SO₃^2-離子，加入過量硝酸鋇生成沉淀，則該沉淀為BaSO₄沉淀，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，一定為Fe²⁺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I，則I為Al（OH）₃，H為NaOH和NaAlO₂，說明溶液中含有Al³⁺離子，溶液中含有Fe²⁺離子，就一定不含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^-，檢驗氯離子的方法是：取少量B溶液放在試管中，加入幾滴AgNO₃溶液，無白色沉淀說明無Cl^-，
故答案為：Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-；Fe³⁺、Cl^-；用試管取少量X溶液，加入足量硝酸鋇溶液，靜置取上層清夜，滴加AgNO₃溶液，無白色沉淀說明無Cl^-；
（2）①Fe²⁺離子被氧化為Fe³⁺離子，反應的離子方程式為3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；②H為NaOH和NaAlO₂混合物，通入過量二氧化碳后分別發生的反應為：CO₂+OH^-=HCO₃^-，AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，故答案為：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；CO₂+OH^-=HCO₃^-，AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）A、F、I均為0.01mol，10mL X溶液中n（H⁺）=0.02mol，根據反應3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，可知3Fe²⁺離子為0.03mol，根據溶液電中性可知：2n（Fe²⁺）+3n（Al³⁺）+n（NH₄⁺）+n（H⁺）=2n（SO₄^2-），n（SO₄^2-）=$\frac{2×0.03mol+3×0.01mol+0.01mol+0.02mol}{2}$=0.06mol，當沉淀C物質的量＞0.06mol時一定含有Fe³⁺離子，故答案為：＞0.06．

點評 本題為考查離子組推斷題，題目具有一定難度，本題解答時一定要緊扣反應現象，推斷各離子存在的可能性，本題易錯點為（3）題，注意溶液電中性的利用．