Question

6．某强酸性溶液X，含有Fe³⁺、Fe²⁺、Ba²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、SiO₃^2-、SO₄^2-、NO₃^-中的一种或几种离子，取溶液进行连续实验，能实现如下转化：

依据以上信息，回答下列问题：
（1）写出步骤①生成气体A的离子方程式3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O．
（2）气体F的电子式为，实验中，可以观察到反应②的现象是：气体由无色变红棕色．
（3）检验溶液I中存在的阳离子的方法是取适量溶液与试管中，加入浓氢氧化钠溶液后加热，将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，试纸变蓝，证明含有NH₄⁺．
（4）沉淀G的化学式为Fe（OH）₃；写出反应⑦的化学方程式NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃．
（5）溶液X中肯定不存在的离子有Ba²⁺、CO₃^2-、SiO₃^2-、NO₃^-；对不能确定是否存在的离子，可以另取X溶液于试管中，选择下列试剂中的一种加入X溶液中，根据现象就可判断，则该试剂是④．（选填序号：①pH试纸，②酚酞试剂，③石蕊试剂，④KSCN溶液，⑤NaOH溶液，⑥KMnO₄溶液）

Answer 1

分析 在强酸性溶液中一定不会存在CO₃^2-和SiO₃^2-离子，加入过量硝酸钡生成沉淀，则该沉淀C为BaSO₄沉淀，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，一定为Fe²⁺离子，强酸性溶液中就一定不含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，与硝酸反应生成I为NH₄NO₃，沉淀G为Fe（OH）₃，溶于盐酸生成J为FeCl₃，溶液H中通入过量CO₂气体，生成沉淀K，则K为Al（OH）₃，L为NaAlO₂，说明溶液中含有Al³⁺离子，不能确定是否含有的离子Fe³⁺，检验用硫氰化钾溶液，以此解答该题．

解答 解：在强酸性溶液中一定不会存在CO₃^2-和SiO₃^2-离子，加入过量硝酸钡生成沉淀，则该沉淀C为BaSO₄沉淀，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，一定为Fe²⁺离子，强酸性溶液中就一定不含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，与硝酸反应生成I为NH₄NO₃，沉淀G为Fe（OH）₃，溶于盐酸生成J为FeCl₃，溶液H中通入过量CO₂气体，生成沉淀K，则K为Al（OH）₃，L为NaAlO₂，说明溶液中含有Al³⁺离子，不能确定是否含有的离子Fe³⁺，检验用硫氰化钾溶液，
（1）二价铁离子具有还原性，硝酸具有氧化性，二价铁离子被硝酸氧化生成三价铁离子，硝酸被还原成一氧化氮，方程式为3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案为：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（2）溶液B中加入过量NaOH溶液，生成气体F，NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O，氨气的电子式：，实验中，可以观察到反应②的现象是无色一氧化氮变为红棕色二氧化氮气体，
故答案为：；气体由无色变红棕色；
（3）I为NH₄NO₃，检验铵根离子，可取适量溶液与试管中，加入浓氢氧化钠溶液后加热，将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，试纸变蓝，证明含有NH₄⁺，
故答案为：取适量溶液与试管中，加入浓氢氧化钠溶液后加热，将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，试纸变蓝，证明含有NH₄⁺；
（4）沉淀G为Fe（OH）₃，NaAlO₂溶液中通入过量二氧化碳生成偏铝酸钠和碳酸氢钠，反应的离子方程式为：NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃，
故答案为：Fe（OH）₃；NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃；
（5）由以上分析可知一定不会存在Ba²⁺、CO₃^2-、SiO₃^2-、NO₃^-；含有SO₄^2-、Al³⁺、Fe²⁺、NH₄⁺，不能确定是否含有的离子Fe³⁺，检验用硫氰化钾溶液，取少量X溶液放在试管中，加入几滴KSCN，溶液变红色说明有Fe³⁺，反之无 Fe³⁺；
故答案为：Ba²⁺、CO₃^2-、SiO₃^2-、NO₃^-；④．

点评 本题考查离子检验、无机物推断，为高频考点和常见题型，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，关键是根据实验现象判断存在的离子，需要学生熟练中元素化合物知识，难度中等．