Question

已知某溶液X可能由K^＋、Mg^2＋、Cu^2＋、Ag^＋、Ba^2＋、Al^3＋、Fe^2＋、AlO、CO、SO、I^－、SiO、MnO中的若干种离子组成。某化学兴趣小组通过下列实验确定了其组成。

(1)根据下列实验步骤和现象，推断实验结论：

实验步骤与实验现象	实验结论
Ⅰ.观察溶液：无色透明	①原溶液中一定不含的离子是____________
Ⅱ.取适量该溶液，加入过量的硝酸，有气体生成，并得到无色溶液	②原溶液中一定不含的离子是__________________________，一定含有的离子是________
Ⅲ.在Ⅱ所得溶液中再加入过量的碳酸氢铵溶液，有气体生成，同时析出白色沉淀A	③原溶液中还一定含有的离子是________，生成沉淀A的离子方程式为___________________
Ⅳ.在Ⅲ所得溶液中再逐滴加入氢氧化钡溶液至过量，加热也有气体生成，同时析出白色沉淀B	④白色沉淀B中一定含有_____ __，可能含有________________

(2)上述实验步骤Ⅳ中开始阶段发生反应的离子方程式一定有____________。

(3)该化学兴趣小组的同学为了进一步确定B的成分，取一定量经洗涤后的B与Y溶液反应，白色固体的物质的量与Y溶液体积之间的关系如图所示。

Y可能为______________________。B的组成为_______________________。

(4)已知氢氧化铝电离出H^＋比碳酸氢钠电离出H^＋更难。根据上述推断，取少量原溶液于试管中，向试管中滴加少量硫酸氢钠稀溶液至过量，按先后顺序可以观察到的现象有_____________________________________________。

写出最后发生反应的离子方程式：____________________________________。

Answer 1

解析　(1)Ⅰ.溶液无色透明，说明有颜色的离子MnO、Fe^2＋、Cu^2＋不存在。Ⅱ.加入过量的硝酸，产生气体并得到无色溶液，推知一定存在CO，则能与CO反应的离子Mg^2＋、Ag^＋、Ba^2＋、Al^3＋都不存在；由于I^－、SiO能与硝酸反应分别生成I₂(使溶液呈黄色)、H₂SiO₃白色沉淀，所以它们也不存在。Ⅲ.碳酸氢铵先与过量的硝酸反应，然后与铝离子发生水解相互促进反应生成二氧化碳和氢氧化铝，逆推原溶液中一定含有AlO，根据溶液呈电中性原则知，溶液中只有一种阳离子K^＋存在。Ⅳ.在Ⅲ所得溶液中含有碳酸氢铵和硝酸铵，刚开始加入少量氢氧化钡溶液时，发生反应：2NH₄HCO₃＋Ba(OH)₂(少量)===BaCO₃↓＋(NH₄)₂CO₃＋2H₂O。仅根据实验现象不能判断硫酸根离子是否存在，所以，白色沉淀B中一定含有碳酸钡，可能含有硫酸钡。(2)碳酸氢铵中铵根离子结合OH^－的能力比碳酸氢根离子的弱，所以，碳酸氢根离子优先与OH^－反应生成CO，CO再结合Ba^2＋生成白色沉淀。(3)从图像上看，白色固体部分溶于Y溶液，碳酸钡溶于盐酸或硝酸，0.5 mol固体B中含0.2 mol BaSO₄、0.3 mol BaCO₃。(4)原溶液中存在K^＋、AlO、CO、SO，滴加硫酸氢钠溶液，相当于滴加强酸，由于氢氧化铝电离出H^＋比碳酸氢钠电离出H^＋更难，所以优先生成氢氧化铝；又因为Al^3＋与CO、HCO不能大量共存，CO转化成CO₂之后，Al(OH)₃又与H^＋反应。现象是先产生白色沉淀，然后产生气泡，最后白色沉淀又溶解。

答案　(1)①Cu^2＋、Fe^2＋、MnO　②I^－、SiO、Mg^2＋、Ag^＋、Ba^2＋、Al^3＋　CO　③AlO、K^＋　Al^3＋＋3HCO===Al(OH)₃↓＋3CO₂↑　④BaCO₃　BaSO₄

(2)Ba^2＋＋2OH^－＋2HCO===BaCO₃↓＋CO＋2H₂O　(3)HCl(或HNO₃)　BaSO₄和BaCO₃，且＝　(4)先产生白色沉淀，然后产生气泡，最后白色沉淀又溶解　Al(OH)₃＋3H^＋===Al^3＋＋3H₂O