Question

某无色溶液X，由Na⁺、Ag⁺、Ba²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、AlO₂^-、CO₃^2-、SO₄^2-中的若干种离子组成，取该溶液进行如下实验：

（1）气体A的成分是

CO₂

（填化学式，下同），气体B的成分是

NH₃

．
（2）写出步骤①发生反应的所有离子方程式

CO₃^2-+2H⁺═H₂O+CO₂↑

．
（3）写出步骤②形成白色沉淀甲的离子方程式

AlO₂^-+4H⁺═Al³⁺+2H₂O，Al³⁺+3HCO₃^-═Al（OH）₃↓+3CO₂↑

．
（4）通过上述实验，可确定X溶液中一定存在的离子是

CO₃^2-，AlO₂^-，Na⁺

，尚未确定是否存在的离子是

SO₄^2-

，只要设计一个简单的后续实验就可以确定该离子是否存在，该方法是

向所得沉淀乙中滴加足量的稀硝酸，若沉淀不完全溶解，则证明含有SO₄^2-

．

Answer 1

分析：溶液呈无色，则不含Fe³⁺，加入过量盐酸只产生气体，则一定含有CO₃^2-，不含Ag⁺，反应后溶液呈酸性，加入过量碳酸氢铵溶液，生成气体和白色沉淀，则发生反应应为：Al³⁺+3HCO₃^-═Al（OH）₃↓+3CO₂↑，则原溶液中含有AlO₂^-，则一定不含Ba²⁺、Al³⁺、Fe³⁺，因这些离子与AlO₂^-发生相互促进的水解而不能大量共存，根据溶液电中性原则，一定含有Na⁺，最后加入过量氢氧化钡溶液，因之前加入的碳酸氢铵过量，则生成的白色沉淀可能为BaCO₃，不能确定SO₄^2-是否存在．

解答：解：溶液呈无色，则不含Fe³⁺，加入过量盐酸只产生气体，则一定含有CO₃^2-，不含Ag⁺，反应后溶液呈酸性，加入过量碳酸氢铵溶液，生成气体和白色沉淀，则发生反应应为：Al³⁺+3HCO₃^-═Al（OH）₃↓+3CO₂↑，则原溶液中含有AlO₂^-，则一定不含Ba²⁺、Al³⁺、Fe³⁺，因这些离子与AlO₂^-发生相互促进的水解而不能大量共存，根据溶液电中性原则，一定含有Na⁺，最后加入过量氢氧化钡溶液，因之前加入的碳酸氢铵过量，则生成的白色沉淀可能为BaCO₃，不能确定SO₄^2-是否存在．
（1）气体A的成分是CO₂，所涉及反应有：CO₃^2-+2H⁺═H₂O+CO₂↑，Al³⁺+3HCO₃^-═Al（OH）₃↓+3CO₂↑，气体B为NH₃，所涉及反应为：NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O，故答案为：CO₂；NH₃；
（2）溶液加入过量盐酸只产生气体，则一定含有CO₃^2-，发生反应为：CO₃^2-+2H⁺═H₂O+CO₂↑，故答案为：CO₃^2-+2H⁺═H₂O+CO₂↑；
（3）溶液中含有AlO₂^-，加入过量盐酸发生反应：AlO₂^-+4H⁺═Al³⁺+2H₂O，加入过量碳酸氢铵溶液，生成气体和白色沉淀，则发生反应应为：Al³⁺+3HCO₃^-═Al（OH）₃↓+3CO₂↑，故答案为：AlO₂^-+4H⁺═Al³⁺+2H₂O，Al³⁺+3HCO₃^-═Al（OH）₃↓+3CO₂↑；
（4）由以上分析可知，X溶液中一定存在的离子是CO₃^2-，AlO₂^-，Na⁺，因最后加入过量氢氧化钡溶液，因之前加入的碳酸氢铵过量，则生成的白色沉淀可能为BaCO₃，不能确定SO₄^2-是否存在，可向所得沉淀乙中滴加足量的稀硝酸，若沉淀不完全溶解，则证明含有SO₄^2-，
故答案为：CO₃^2-，AlO₂^-，Na⁺；SO₄^2-；向所得沉淀乙中滴加足量的稀硝酸，若沉淀不完全溶解，则证明含有SO₄^2-．

点评：本题考查常见离子的检验及离子组成分的确定，题目难度中等，注意常见离子的检验方法，把握有关离子的性质，会书写反应的离子的方程式．