Question

19．某无色溶液X，K⁺、Ba²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、^-、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中产生气体的离子方程式CO₃^2-+2H⁺═H₂O+CO₂↑．
（3）分别写出形成白色沉淀甲和气体B的离子方程式AlO₂^-+4H⁺═Al³⁺+2H₂O，Al³⁺+3HCO₃^-═Al（OH）₃↓+3CO₂↑；NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O．
（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，不能确定是否存在SO₄^2-，以此解答．

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^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O故答案为：CO₂；NH₃；
（2）步骤①中加入过量盐酸只产生气体，则一定含有CO₃^2-，发生离子反应为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↑；生成气体B的离子反应为NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O，
故答案为：AlO₂^-+4H⁺═Al³⁺+2H₂O，Al³⁺+3HCO₃^-═Al（OH）₃↓+3CO₂↑；NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O；
（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 本题考查无机物的推断，为高频考点，把握物质的性质、常见离子之间反应与现象推断物质为解答的关键，侧重分析与推断能力的考查，注意元素化合物知识与实验的结合，题目难度不大．