Question

6．某强酸性溶液X，可能含有Al³⁺、Ba²⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、CO₃^2-、SO₄^2-、SiO₃^2-、NO₃^-中的一种或几种离子，取该溶液进行实验，其现象及转化如图．有一种气体是红棕色．请回答下列问题：

（1）溶液X中除了H⁺一定存在的离子有Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-．溶液X中一定不存在的离子有Ba²⁺、CO₃^2-、SiO₃^2-、NO₃^-．
（2）产生气体A的离子方程式为3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO+2H₂O．
（3）转化⑥发生反应的现象为红褐色沉淀溶解，溶液呈黄色．
（4）转化 ⑤中的离子方程式为NH₃+H⁺═NH₄⁺．
（5）若转化③中，D、H₂O、O₂三种物质恰好发生化合反应生成E，则反应中O₂与D的物质的量之比为1：4．

Answer 1

分析 某强酸性溶液X，则溶液中不存在弱酸根离子CO₃^2-、SiO₃^2-，溶液和硝酸钡溶液反应生成沉淀C，则溶液存在SO₄^2-，不存在和硫酸根离子反应的Ba²⁺，C是BaSO₄；
酸性条件下硝酸根离子具有强氧化性，所以溶液中Fe²⁺和NO₃^-不能共存，加入硝酸钡产生气体，则溶液中存在Fe²⁺，不存在NO₃^-，气体A是NO，由反应②可知生成D为NO₂，③中生成E为硝酸；
溶液B中加入过量氢氧化钠溶液时，产生气体F，则溶液中含有NH₄⁺，F是NH₃，产生沉淀，由于溶液中存在Fe²⁺，沉淀G是Fe（OH）₃，溶液H中通入过量二氧化碳生成沉淀，则溶液中存在Al³⁺，溶液H中含有偏铝酸根，沉淀K是Al（OH）₃，溶液L是NaHCO₃，以此来解答．

解答 解：某强酸性溶液X，则溶液中不存在弱酸根离子CO₃^2-、SiO₃^2-，溶液和硝酸钡溶液反应生成沉淀C，则溶液存在SO₄^2-，不存在和硫酸根离子反应的Ba²⁺，C是BaSO₄；
酸性条件下硝酸根离子具有强氧化性，所以溶液中Fe²⁺和NO₃^-不能共存，加入硝酸钡产生气体，则溶液中存在Fe²⁺，不存在NO₃^-，气体A是NO，由反应②可知生成D为NO₂，③中生成E为硝酸；
溶液B中加入过量氢氧化钠溶液时，产生气体F，则溶液中含有NH₄⁺，F是NH₃，产生沉淀，由于溶液中存在Fe²⁺，沉淀G是Fe（OH）₃，溶液H中通入过量二氧化碳生成沉淀，则溶液中存在Al³⁺，溶液H中含有偏铝酸根，沉淀K是Al（OH）₃，溶液L是NaHCO₃；
（1）综上所述，溶液X中除H⁺外肯定含有的离子是Al³⁺、SO₄^2-、NH₄⁺、Fe²⁺；不能确定是否含有的离子Fe³⁺，一定不存在的离子为Ba²⁺、CO₃^2-、SiO₃^2-、NO₃^-，
故答案为：Al³⁺、SO₄^2-、NH₄⁺、Fe²⁺；Ba²⁺、CO₃^2-、SiO₃^2-、NO₃^-；
（2）产生气体A的离子方程式为3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO+2H₂O，故答案为：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO+2H₂O；
（3）转化⑥中Fe（OH）₃与盐酸反应生成氯化铁，发生反应的现象为红褐色沉淀溶解，溶液呈黄色，故答案为：红褐色沉淀溶解，溶液呈黄色；
（4）转化⑤中的离子方程式为NH₃+H⁺═NH₄⁺，故答案为：NH₃+H⁺═NH₄⁺；
（5）若转化③中，D、H₂O、O₂三种物质恰好发生化合反应生成E，发生4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，则反应中O₂与D的物质的量之比为1：4，故答案为：1：4．

点评 本题考查常见离子的检验，为高频考点，把握离子的性质、发生的反应为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，注意发生的氧化还原反应，题目难度不大．