Question

6．某強酸性溶液X，含有Fe³⁺、Fe²⁺、Ba²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、SiO₃^2-、SO₄^2-、NO₃^-中的一種或幾種離子，取溶液進行連續實驗，能實現如下轉化：

依據以上信息，回答下列問題：
（1）寫出步驟①生成氣體A的離子方程式3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O．
（2）氣體F的電子式為，實驗中，可以觀察到反應②的現象是：氣體由無色變紅棕色．
（3）檢驗溶液I中存在的陽離子的方法是取適量溶液與試管中，加入濃氫氧化鈉溶液后加熱，將濕潤的紅色石蕊試紙靠近試管口，試紙變藍，證明含有NH₄⁺．
（4）沉淀G的化學式為Fe（OH）₃；寫出反應⑦的化學方程式NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃．
（5）溶液X中肯定不存在的離子有Ba²⁺、CO₃^2-、SiO₃^2-、NO₃^-；對不能確定是否存在的離子，可以另取X溶液于試管中，選擇下列試劑中的一種加入X溶液中，根據現象就可判斷，則該試劑是④．（選填序號：①pH試紙，②酚酞試劑，③石蕊試劑，④KSCN溶液，⑤NaOH溶液，⑥KMnO₄溶液）

Answer 1

分析 在強酸性溶液中一定不會存在CO₃^2-和SiO₃^2-離子，加入過量硝酸鋇生成沉淀，則該沉淀C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，強酸性溶液中就一定不含NO₃^-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，與硝酸反應生成I為NH₄NO₃，沉淀G為Fe（OH）₃，溶于鹽酸生成J為FeCl₃，溶液H中通入過量CO₂氣體，生成沉淀K，則K為Al（OH）₃，L為NaAlO₂，說明溶液中含有Al³⁺離子，不能確定是否含有的離子Fe³⁺，檢驗用硫氰化鉀溶液，以此解答該題．

解答 解：在強酸性溶液中一定不會存在CO₃^2-和SiO₃^2-離子，加入過量硝酸鋇生成沉淀，則該沉淀C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，強酸性溶液中就一定不含NO₃^-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，與硝酸反應生成I為NH₄NO₃，沉淀G為Fe（OH）₃，溶于鹽酸生成J為FeCl₃，溶液H中通入過量CO₂氣體，生成沉淀K，則K為Al（OH）₃，L為NaAlO₂，說明溶液中含有Al³⁺離子，不能確定是否含有的離子Fe³⁺，檢驗用硫氰化鉀溶液，
（1）二價鐵離子具有還原性，硝酸具有氧化性，二價鐵離子被硝酸氧化生成三價鐵離子，硝酸被還原成一氧化氮，方程式為3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案為：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（2）溶液B中加入過量NaOH溶液，生成氣體F，NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O，氨氣的電子式：，實驗中，可以觀察到反應②的現象是無色一氧化氮變為紅棕色二氧化氮氣體，
故答案為：；氣體由無色變紅棕色；
（3）I為NH₄NO₃，檢驗銨根離子，可取適量溶液與試管中，加入濃氫氧化鈉溶液后加熱，將濕潤的紅色石蕊試紙靠近試管口，試紙變藍，證明含有NH₄⁺，
故答案為：取適量溶液與試管中，加入濃氫氧化鈉溶液后加熱，將濕潤的紅色石蕊試紙靠近試管口，試紙變藍，證明含有NH₄⁺；
（4）沉淀G為Fe（OH）₃，NaAlO₂溶液中通入過量二氧化碳生成偏鋁酸鈉和碳酸氫鈉，反應的離子方程式為：NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃，
故答案為：Fe（OH）₃；NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃；
（5）由以上分析可知一定不會存在Ba²⁺、CO₃^2-、SiO₃^2-、NO₃^-；含有SO₄^2-、Al³⁺、Fe²⁺、NH₄⁺，不能確定是否含有的離子Fe³⁺，檢驗用硫氰化鉀溶液，取少量X溶液放在試管中，加入幾滴KSCN，溶液變紅色說明有Fe³⁺，反之無 Fe³⁺；
故答案為：Ba²⁺、CO₃^2-、SiO₃^2-、NO₃^-；④．

點評 本題考查離子檢驗、無機物推斷，為高頻考點和常見題型，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，關鍵是根據實驗現象判斷存在的離子，需要學生熟練中元素化合物知識，難度中等．