Question

13．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．反应过程中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SO₄^2-、Al³⁺、NH₄⁺、Fe³⁺、Fe²⁺，溶液X中一定不存在的离子有Ba²⁺、NO₃^-、CO₃^2-、SiO₃^2-．
（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⑦中的离子方程式为AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（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D与O₂的物质的量之比为4：1．
（6）转化④中产生H的离子方程式为Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．

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，则溶液呈存在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^-，A是NO；
溶液B中加入氢氧化钠溶液时，产生气体F，则溶液中含有NH₄⁺，F是NH₃，产生沉淀，则溶液中存在Fe³⁺，沉淀G是Fe（OH）₃，氢氧化铁和盐酸反应生成FeCl₃，则J是FeCl₃，溶液H中通入过量二氧化碳生成沉淀，则溶液中存在Al³⁺，沉淀K是Al（OH）₃，溶液L是NaHCO₃；
A是NO，则D是NO₂，二氧化氮化和水反应生成硝酸和NO，则E是HNO₃，硝酸和氨气反应生成硝酸铵，则I是NH₄NO₃，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，则溶液呈存在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^-，A是NO；
溶液B中加入氢氧化钠溶液时，产生气体F，则溶液中含有NH₄⁺，F是NH₃，产生沉淀，则溶液中存在Fe³⁺，沉淀G是Fe（OH）₃，氢氧化铁和盐酸反应生成FeCl₃，则J是FeCl₃，溶液H中通入过量二氧化碳生成沉淀，则溶液中存在Al³⁺，沉淀K是Al（OH）₃，溶液L是NaHCO₃；
A是NO，则D是NO₂，二氧化氮化和水反应生成硝酸和NO，则E是HNO₃，硝酸和氨气反应生成硝酸铵，则I是NH₄NO₃，
（1）由上述分析可知，强酸性条件即可判断溶液X中一定含SO₄^2-、Al³⁺、NH₄⁺、Fe³⁺、Fe²⁺，一定不存在的离子有Ba²⁺、NO₃^-、CO₃^2-、SiO₃^2-，
故答案为：SO₄^2-、Al³⁺、NH₄⁺、Fe³⁺、Fe²⁺；Ba²⁺、NO₃^-、CO₃^2-、SiO₃^2-；
（2）亚铁离子和硝酸反应生成铁离子、一氧化氮和水，离子反应方程式为：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案为：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（3）氢氧化铁和稀盐酸反应生成氯化铁和水，氢氧化铁为红褐色沉淀，氯化铁溶液呈黄色，所以看到的现象是：红褐色沉淀逐渐溶解，溶液变为黄色，
故答案为：红褐色沉淀溶解，溶液呈黄色；
（4）⑦中生成沉淀K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^-；
（5）若转化③中，NO₂、H₂O、O₂三种物质恰好发生化合反应生成HNO₃，该反应方程式为：4NO₂+2H₂O+O₂=4HNO₃，则反应中D与O₂的物质的量之比为4：1，
故答案为：4：1；
（6）转化④中铝离子和过量氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水，离子方程式为：Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．

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．