Question

某强酸性溶液X可能含有Ba²⁺、Al³⁺、NH

+ 4

、Fe²⁺、Fe³⁺、CO

2- 3

、SO

2- 3

、SO

2- 4

、Cl^-、NO

- 2

、NO

- 3

中的一种或几种，取该溶液进行连续实验，实验过程如下：

根据以上信息，回答下列问题：
（1）上述离子中，溶液X中除H⁺外还肯定含有的离子是

 

，不能确定是否含有的离子（M）是

 

，若要确定该M（若不止一种，可任选一种）在溶液X中不存在，最可靠的化学方法是

 

（2）沉淀I的化学式为

 

．气体F的分子的空间构型为

 

．中心原子采用

 

杂化．它的同族第四周期元素的核外电子排布式为

 

．
（3）写出反应②的离子方程式：

 

．
（4）通常可以利用KClO在一定条件下氧化G来制备一种新型、高效、多功能水处理剂K₂FeO₄．请写出制备过程中的离子方程式

 

．
（5）假设测定A、F、I均为0.1mol，10mL X溶液中n（H⁺）=0.4mol，当沉淀C物质的量大于0.7mol时，溶液X中还一定含有

 

．

Answer 1

考点：常见离子的检验方法

专题：实验题

分析：强酸性溶液中一定不会存在NO₂、CO₃^2-和SO₃^2-离子，加入过量硝酸钡生成沉淀，则该沉淀为BaSO₄沉淀，说明溶液中含有SO₄^2-离子，则一定不存在Ba²⁺；
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，一定为Fe²⁺离子，则一定不含NO₃^-离子；
溶液B中加入过量NaOH溶液，生成气体F，则F为NH₃，说明溶液中含有NH₄⁺离子；
溶液H中溶于CO₂气体，生成沉淀I，则I为Al（OH）₃，H为NaAlO₂，说明溶液中含有Al³⁺离子，
不能确定是否含有的离子Fe³⁺和Cl^-，据此进行解答各题．

解答： 解：（1）强酸性溶液中一定不会存在NO₂、CO₃^2-和SO₃^2-离子，加入过量硝酸钡生成沉淀，则该沉淀为BaSO₄沉淀，说明溶液中含有SO₄^2-离子，则一定不存在Ba²⁺；
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，一定为Fe²⁺离子，则一定不含NO₃^-离子；
溶液B中加入过量NaOH溶液，生成气体F，则F为NH₃，说明溶液中含有NH₄⁺离子；
溶液H中溶于CO₂气体，生成沉淀I，则I为Al（OH）₃，H为NaAlO₂，说明溶液中含有Al³⁺离子，
不能确定是否含有的离子Fe³⁺和Cl^-，检验铁离子的方法为：取少量X溶液放在试管中，加入几滴KSCN，溶液不变红色说明无Fe³⁺； 检验氯离子的方法为：取少量B溶液放在试管中，加入几滴AgNO₃溶液，无白色沉淀说明无Cl^-，
故答案为：Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-；Fe³⁺、Cl^-； 取少量X溶液放在试管中，加入几滴KSCN，溶液不变红色说明无Fe³⁺（或者取少量B溶液放在试管中，加入几滴AgNO₃溶液，无白色沉淀说明无Cl^-；
（2）铝离子在加入过量的NaOH溶液后，生成四羟基合铝酸钠溶液，该溶液能和二氧化碳反应生成I氢氧化铝和碳酸氢钠，反应的离子方程式为：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；铵根离子能和氢氧化钠在加热的条件下生成F：氨气，氨气的空间构型为三角锥形，氨气分子中中氮原子采取sp³杂化；与氮元素同族第四周期元素为As，其核外电子排布式为3d¹⁰4S²4P³，
故答案为：Al（OH）₃；三角锥形；sp³；【Ar】3d¹⁰4S²4P³；
（3）反应②为偏铝酸根离子与过量的二氧化碳气体反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢根离子，反应的离子方程式为：AlO₂^-CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
答案为：AlO₂^-CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（4）Fe²⁺离子被氧化为Fe³⁺离子，加入NaOH溶液后生成G：Fe（OH）₃，和次氯酸反应获得高铁酸钾的方程式为：3ClO^-+2Fe（OH）₃+4OH^-═3Cl^-+2FeO₄^2-+5H₂O，
故答案为：3ClO^-+2Fe（OH）₃+4OH^-═3Cl^-+2FeO₄^2-+5H₂O；
（5）A、F、I均为0.1mol，50mLX溶液中n（H⁺）=0.4mol，根据反应3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，可知亚铁离子为0.3mol，根据溶液电中性可知：n（H⁺）+2n（Fe²⁺）+3n（Al³⁺）+n（NH₄⁺）=2n（SO₄^2-），则n（SO₄^2-）=

0.4+2×0.3+3×0.1+0.1

2

=0.7mol，当沉淀C物质的量＞0.7mol时一定含有Fe³⁺离子，反之则含有Cl^-离子，
故答案为：Fe³⁺．

点评：本题考查常见离子的检验、离子共存的判断，题目难度稍大，本题解答时一定要紧扣反应现象，推断各离子存在的可能性，本题易错点为（5）题，注意溶液电中性的利用．