Question

6．常溫下，pH=1的某溶液A中含有NH₄⁺、K⁺、Na⁺、Fe²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、CO₃^2-、NO₃^-、Cl^-、I^-、SO₄^2-中的幾種，且各離子濃度均為0.1mol/L，現取該溶液進行有關實驗，實驗結果如下圖所示：

回答下列問題：
（1）溶液A中一定不存在的陰離子有CO₃^2-
（2）生成沉淀甲和沉淀乙的離子方程式分別為2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O═2Al（OH）₃↓+3CO₂↑、Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓和Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓
（3）氣體乙的結構式為
（4）生成氣體丙的離子方程式為3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O
若實驗消耗Cu144g，則最多生成氣體丁的體積（標準狀況下）為33.6L．

Answer 1

分析 由溶液pH=1可知溶液為酸性溶液，溶液中存在大量氫離子，可以排除CO₃^2-；
溶液A中加過量（NH₄）₂CO₃，產生白色沉淀，白色沉淀只能為氫氧化鋁，可以排除Fe²⁺、Fe³⁺，溶液含有一定有Al³⁺；
溶液乙加銅和濃硫酸能產生氣體丙，丙在空氣中變成紅棕色，則丙為NO，原溶液中有NO₃^-，強酸性溶液中含有NO₃^-，則一定不存在具有還原性的離子：Fe²⁺、I^-；
銨根離子和氫氧根離子反應生成氨氣，氨氣分子中每個H原子和N原子共用一對電子；
最后根據電荷守恒得原溶液中含有H⁺、NO₃^-、Al³⁺、SO₄^2-、Cl^-五種離子．

解答 解：由溶液pH=1可知溶液為酸性溶液，溶液中存在大量氫離子，可以排除CO₃^2-；
溶液A中加過量（NH₄）₂CO₃，產生白色沉淀，白色沉淀只能為氫氧化鋁，可以排除Fe²⁺、Fe³⁺，溶液含有一定有Al³⁺；
溶液乙加銅和濃硫酸能產生氣體丙，丙在空氣中變成紅棕色，則丙為NO，原溶液中有NO₃^-，強酸性溶液中含有NO₃^-，則一定不存在具有還原性的離子：Fe²⁺、I^-；
最后根據電荷守恒得原溶液中含有H⁺、NO₃^-、Al³⁺、SO₄^2- Cl^-五種離子．
（1）通過以上分析知，溶液A中一定不存在的陰離子有CO₃^2-，故答案為：CO₃^2-；
（2）沉淀甲是鋁離子和碳酸根離子的雙水解反應生成氫氧化鋁沉淀和二氧化碳，生成沉淀乙是鋇離子和碳酸根離子、硫酸根離子的反應，二者離子方程式分別為2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O═2Al（OH）₃↓+3CO₂↑、Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓和Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，
故答案為：2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O═2Al（OH）₃↓+3CO₂↑；Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓和Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓；
（3）銨根離子和氫氧根離子反應生成氨氣，氨氣分子中每個H原子和N原子之間共用一對電子，其結構式為，故答案為：；    
（4）酸性條件下，銅和硝酸根離子發生氧化還原反應生成銅離子和NO，離子方程式為3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，根據轉移電子守恒得V（NO）=$\frac{\frac{144g}{64g/mol}×2}{3}$×22.4L/mol=33.6L，
故答案為：3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；33.6L．

點評 本題考查物質檢驗實驗方案設計，為高頻考點，明確離子性質及離子之間反應是解本題關鍵，根據某些物質特殊性進行推斷，熟練掌握轉移電子守恒的有關計算，題目難度不大．