Question

6．某强酸性溶液X中含有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，实验过程如图：

根据以上信息，回答下列问题：
（1）上述离子中，溶液X中除H⁺外还一定含有的离子是Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-，不能确定的阳离子是Fe³⁺．
（2）沉淀G的化学式为Fe（OH）₃．
（3）写出生成沉淀I的离子方程式AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（4）假设测定A、F、I均为0.01mol，10mL X溶液中n（H⁺）=0.04mol，且不能确定含有的离子只有一种．当X溶液中不能确定离子是Fe³⁺或Cl^-，沉淀C物质的量＞0.07mol（＜0.07mol）．

Answer 1

分析 在强酸性溶液中一定不会存在CO₃^2-、SO₃^2-离子；加入过量硝酸钡生成沉淀，则该沉淀为BaSO₄，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，则一定为Fe²⁺离子；溶液B中加入过量NaOH溶液，沉淀G只为Fe（OH）₃，生成气体F，则F为NH₃，说明溶液中含有NH₄⁺离子；溶液H中通入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，再根据离子共存知识，溶液中含有Fe²⁺离子，则一定不含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^-，以此进行解答．

解答 解：在强酸性溶液中一定不会存在CO₃^2-、SO₃^2-离子；加入过量硝酸钡生成沉淀，则该沉淀为BaSO₄，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，则一定为Fe²⁺离子；溶液B中加入过量NaOH溶液，沉淀G只为Fe（OH）₃，生成气体F，则F为NH₃，说明溶液中含有NH₄⁺离子；溶液H中通入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，再根据离子共存知识，溶液中含有Fe²⁺离子，则一定不含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^-，
（1）由以上分析可知上述离子中，溶液X中除H⁺外还一定含有的离子是Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-，不能确定的阳离子为Fe³⁺，
故答案为：Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-；Fe³⁺；
（2）Fe²⁺离子被氧化为Fe³⁺离子，加入NaOH溶液后生成Fe（OH）₃，故答案为：Fe（OH）₃；
（3）H中NaAlO₂，沉淀I为氢氧化铝，偏铝酸根离子与二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀，反应的离子方程式为：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案为：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（4）A、F、I均为0.01mol，10mL X溶液中n（H⁺）=0.04mol，根据反应3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，可知亚铁离子为0.03mol，根据溶液电中性可知：2n（Fe²⁺）+3n（Al³⁺）+n（NH₄⁺）=2n（SO₄^2-），n（SO₄^2-）=$\frac{2×0.03mol+3×0.01mol+0.01mol+0.04mol}{2}$=0.07mol，
当X溶液中不能确定的离子是Fe³⁺，则硫酸根离子的物质的量大于0.07mol，生成沉淀C硫酸钡的物质的量大于0.07mol；
当X溶液中不能确定的离子为Cl^-，则硫酸根离子的物质的量小于0.07mol，生成沉淀C硫酸钡的物质的量小于0.07mol，
故答案为：Fe³⁺或Cl^-；＞0.07mol （＜0.07mol ）．

点评 本题考查了常见阴阳离子的检验、无机推断，题目难度中等，注意掌握常见离子的性质及检验方法，（3）为难点、易错点，注意溶液电中性知识在化学计算中的应用方法，试题充分考查了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．