Question

12．某强酸性溶液X含有Ba²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、CO₃^2-、SO₃^2-、SO₄^2-、Cl^-、NO₃^-中的一种或几种，取该溶液进行连续实验，实验内容如图：

根据以上信息，回答下列问题：
（1）上述离子中，溶液X中除H⁺外还肯定含有的离子是Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-，不能确定是否含有的离子是Fe³⁺、Cl^-，若要确定不能确定的离子中阴离子不存在，检验的最可靠的化学方法是用试管取少量X溶液，加入足量硝酸钡溶液，静置取上层清夜，滴加AgNO₃溶液，无白色沉淀说明无Cl^-
（2）写出有关离子方程式：①中生成A3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O．②AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（3）假设测定A、F、I均为0.01mol，10mL X溶液中n（H⁺）=0.02mol，当沉淀C物质的量为＞0.06mol，表明不能确定的离子中阳离子一定存在．

Answer 1

分析 在强酸性溶液中一定不会存在CO₃^2-和SO₃^2-离子，加入过量硝酸钡生成沉淀，则该沉淀为BaSO₄沉淀，说明溶液中含有SO₄^2-离子，生成气体A，A连续氧化生成D和E，则A为NO，D为NO₂，E为HNO₃，说明溶液中含有还原性离子，一定为Fe²⁺离子，溶液B中加入过量NaOH溶液，生成气体F，则F为NH₃，说明溶液中含有NH₄⁺离子，溶液H中溶于CO₂气体，生成沉淀I，则I为Al（OH）₃，H为NaAlO₂，说明溶液中含有Al³⁺离子，溶液中含有Fe²⁺离子，就一定不含NO₃^-离子，含有SO₄^2-离子就一定不含Ba²⁺离子，不能确定的是否含有的离子Fe³⁺和Cl^-，以此解答（1）（2）题，根据溶液电中性解答（3）题．

解答 解：（1）在强酸性溶液中一定不会存在CO₃^2-和SO₃^2-离子，加入过量硝酸钡生成沉淀，则该沉淀为BaSO₄沉淀，说明溶液中含有SO₄^2-离子，生成气体A，A连续氧化生成D和E，则A为NO，D为NO₂，E为HNO₃，说明溶液中含有还原性离子，一定为Fe²⁺离子，溶液B中加入过量NaOH溶液，生成气体F，则F为NH₃，说明溶液中含有NH₄⁺离子，溶液H中溶于CO₂气体，生成沉淀I，则I为Al（OH）₃，H为NaOH和NaAlO₂，说明溶液中含有Al³⁺离子，溶液中含有Fe²⁺离子，就一定不含NO₃^-离子，含有SO₄^2-离子就一定不含Ba²⁺离子，不能确定是否含有的离子Fe³⁺和Cl^-，检验氯离子的方法是：取少量B溶液放在试管中，加入几滴AgNO₃溶液，无白色沉淀说明无Cl^-，
故答案为：Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-；Fe³⁺、Cl^-；用试管取少量X溶液，加入足量硝酸钡溶液，静置取上层清夜，滴加AgNO₃溶液，无白色沉淀说明无Cl^-；
（2）①Fe²⁺离子被氧化为Fe³⁺离子，反应的离子方程式为3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；②H为NaOH和NaAlO₂混合物，通入过量二氧化碳后分别发生的反应为：CO₂+OH^-=HCO₃^-，AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，故答案为：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；CO₂+OH^-=HCO₃^-，AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）A、F、I均为0.01mol，10mL X溶液中n（H⁺）=0.02mol，根据反应3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，可知3Fe²⁺离子为0.03mol，根据溶液电中性可知：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，当沉淀C物质的量＞0.06mol时一定含有Fe³⁺离子，故答案为：＞0.06．

点评 本题为考查离子组推断题，题目具有一定难度，本题解答时一定要紧扣反应现象，推断各离子存在的可能性，本题易错点为（3）题，注意溶液电中性的利用．