Question

【题目】雾霾严重影响人们的生活与健康，某地区的雾霾中可能含有如下离子中的若干种：NH4+、Ba2＋、Fe2＋、Cl－、NO3—、CO32—、SO42—。某同学收集了该地区的雾霾，经必要的预处理后得到试样溶液，设计并完成如下实验：

试回答下列问题：

(1)实验①中加入稀盐酸后，有气体A生成，溶液B依然澄清，且溶液中阴离子种类不变。据此可知原溶液中一定含有______________，一定不含______________。(填离子符号)

(2)实验①中发生反应的离子方程式为______________________________________。

(3)实验②中逐滴加入碳酸氢钠溶液，立即有气泡产生，反应的离子方程式为__________________，一段时间后又有沉淀出现，这时的离子方程式为____________。

(4)气体F的成分为________。(填化学式)

(5)根据实验③现象该同学认为原溶液中一定含有SO42—，有其他同学认为其结论不合理，又进行了后续实验④，最终确定原溶液中含有SO42—，试写出实验④可行的操作方法及现象_________________。

Answer 1

【答案】Cl－、Fe2＋、NO3— CO32— 3Fe2＋＋4H＋＋NO3—=3Fe3＋＋NO↑＋2H2O H＋＋HCO3—=CO2↑＋H2O Fe3＋＋3HCO3—=3CO2↑＋Fe(OH)3↓ NH3 向沉淀G中加入足量稀盐酸，若沉淀未完全溶解，则含有SO42—[或取少量原溶液于试管中，滴加BaCl2溶液或Ba(NO3)2溶液，若产生白色沉淀，则含有SO42—]

【解析】

（1）实验①中加入稀盐酸后，有无色气体A生成，该气体可能为二氧化碳或NO，由于盐酸过量且溶液中阴离子种类不变，则生成的气体为NO，溶液中一定含有Fe2+、NO3-、Cl-，且NO3-过量；根据离子共存可知一定不存在CO32-；
（2）硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性，能够将亚铁离子氧化成铁离子，同时生成NO气体，据此写出反应的离子方程式；
（3）实验①中盐酸足量，则溶液B中含有过量的氢离子，加入碳酸氢钠后发生反应为：H++HCO3-===H2O+CO2↑；溶液B中还含有Fe3+，当氢离子反应完全后，铁离子与碳酸氢根离子发生相互促进的双水解反应，生成氢氧化铁沉淀和二氧化碳气体；

（4）溶液D中加入氢氧化钡溶液加热后生成气体F、沉淀G和溶液H，气体F为氨气，由于碳酸氢钠过量，则沉淀G中一定含有碳酸钡，可能含有硫酸钡；
（5）由于碳酸氢钠过量，则生成的沉淀中不一定含有硫酸钡，需要通过对沉淀G进一步检验，可向沉淀G中加入足量稀盐酸，若沉淀部分溶解，则说明原溶液中一定含有硫酸根离子。

（1）实验①中加入稀盐酸后，有无色气体A生成，该气体可能为CO2或NO，由于盐酸过量且反应后溶液中阴离子种类不变，则生成的气体为NO，溶液中一定含有Fe2+、Cl-、NO3-，且NO3-过量；根据离子共存可知一定不存在CO32-；
（2）实验①中亚铁离子与稀硝酸反应生成硝酸铁和一氧化氮和水，反应的离子反应方程式为：3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O；

（3）实验①加入足量盐酸，则溶液B中含有过量的氢离子，加入碳酸氢钠后发生反应的离子方程式为：H++HCO3-=H2O+CO2↑；溶液B中还含有Fe3+，氢离子反应完全后，铁离子与碳酸氢根离子发生相互促进的双水解反应，生成氢氧化铁沉淀和二氧化碳气体，反应的离子方程式为：Fe3++3HCO3-=Fe（OH）3↓+3CO2↑；

（4）溶液D中加入足量Ba（OH）2溶液加热后生成气体F、沉淀G和溶液H，气体F为NH3，由于实验②中NaHCO3足量，则沉淀G中一定含有BaCO3，可能含有BaSO4；
（5）由于实验②中NaHCO3足量，则实验③的沉淀G中一定含有沉淀BaCO3，不能确定是否含有BaSO4，需要进行后续实验④，可向沉淀G中加入足量稀盐酸，若沉淀未完全溶解，则含有SO42-[或取少量原溶液于试管中，滴加BaCl2溶液或Ba(NO3)2溶液，若产生白色沉淀，则含有SO42-]。