Question

某強酸性溶液X可能含有Ba²⁺、A1³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、CO₃^2-、SO₃^2-、SO₄^2-、C1^-、NO₂^-、NO₃^-中的一種或幾種，取該溶液進行連續實驗，實驗過程如下：

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______，不能確定是否含有的離子（M）是______，若要確定該M（若不止一種，可任選一種）在溶液X中不存在，最可靠的化學方法是______．
（2）沉淀I的化學式為______，氣體F的電子式為______．
（3）寫出生成A的離子方程式：______．
（4）通常可以利用KClO在一定條件下氧化G來制備一種新型、高效、多功能水處理劑K₂FeO₄．請寫出制備過程中的離子方程式______．
（5）1.0mol/L的E溶液與2.0mol/LF溶液等體積混合完全反反應后，溶液中各離子的濃度大小關系為______．
（6）假設測定A、F、I均為0.10mol，50mL X溶液中n（H⁺）=0.40mol，當沉淀C物質的量大于0.70mol時，溶液X中還一定含______．

Answer 1

【答案】分析：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，不能確定是否含有的離子Fe³⁺和Cl^-，以此解答（1）（2）（3）題，根據氧化還原反應的知識解答第（4）題，根據溶液中離子濃度大小比較解答（5）題，據溶液電中性解答（6）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^-，檢驗方法是 取少量X溶液放在試管中，加入幾滴KSCN，溶液不變紅色說明無Fe³⁺； 或者取少量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^-； 取少量X溶液放在試管中，加入幾滴KSCN，溶液不變紅色說明無
Fe³⁺； 或者取少量B溶液放在試管中，加入幾滴AgNO₃溶液，無白色沉淀說明無Cl^-（其它合理答案也對）．
（2）鋁離子在加入過量的NaOH溶液后，生成四羥基合鋁酸鈉溶液，該溶液能和二氧化碳反應生成I氫氧化鋁和碳酸氫鈉，即AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，銨根離子能和氫氧化鈉在加熱的條件下生成F：氨氣，氨氣的電子式為：，故答案為：Al（OH）₃；；
（3）Fe²⁺離子被氧化為Fe³⁺離子，反應的離子方程式為3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案為：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（4）Fe²⁺離子被氧化為Fe³⁺離子，加入NaOH溶液后生成G：Fe（OH）₃，和次氯酸反應獲得高鐵酸鉀的方程式為：
3ClO^-+2Fe（OH）₃+4OH^-═3Cl^-+2FeO₄^2-+5H₂O，故答案為：3ClO^-+2Fe（OH）₃+4OH^-═3Cl^-+2FeO₄^2-+5H₂O；
（5）根據反應3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O可知A是一氧化氮，D是二氧化氮，所以溶液E是硝酸，氣體F是氨氣，硝酸和氨氣反應生成硝酸銨，在硝酸銨溶液中，銨根水解導致溶液顯酸性，
離子濃度大小關系為：C（NH₄⁺）＞C（NO₃^-）＞C（OH^-）＞C（H⁺），
故答案為：C（NH₄⁺）＞C（NO₃^-）＞C（OH^-）＞C（H⁺）；
（6）A、F、I均為0.1mol，50mLX溶液中n（H⁺）=0.4mol，根據反應3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，可知亞鐵離子為0.3mol，根據溶液電中性可知：n（H⁺）+2n（Fe²⁺）+3n（Al³⁺）+n（NH₄⁺）=2n（SO₄^2-），
n（SO₄^2-）==0.7mol，當沉淀C物質的量＞0.7mol時一定含有Fe³⁺離子，反之，
含有Cl^-離子，故答案為：Fe³⁺．
點評：本題考查離子組推斷題，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（6）題，注意溶液電中性的利用．