Question

5．某强酸性溶液X可能含有A1³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、CO₃^2-、SO₃^2-、SO₄^2-、C1^-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Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-
②请设计简单的实验检验不能确定是否含有的离子（若不止一种，可任选一种）的存在：取少量X溶液于试管中，加入几滴KSCN溶液，若溶液变红色则说明有Fe³⁺，反之则无Fe³⁺（或取少量B溶液于试管中，加入几滴AgNO₃溶液，若有白色沉淀则说明有Cl^-，反之则无Cl^-）（或取少量X溶液于试管中，滴加Ba（NO₃）₂溶液至不再产生沉淀，再取上层清液于另一试管向其中滴加AgNO₃溶液，若有白色沉淀则说明有Cl^-，反之则无Cl^-）
③写出反应①的离子方程式3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O、Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓；
④假设测定A、F、I均为0.1mol，100mL 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Fe³⁺．

Answer 1

分析 强酸性溶液中一定不会存在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，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；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；溶液中含有Fe²⁺离子，就一定不含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^-，以此解答．

解答 解：在强酸性溶液中一定不会存在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，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，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NaOH和NaAlO₂，说明溶液中含有Al³⁺离子，溶液中含有Fe²⁺离子，就一定不含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^-，一定不含有CO₃^2-、SO₃^2-；
①上述离子中，溶液X中除H⁺外还肯定含有的离子是Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-，故答案为：Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-；
②不能确定是否含有的离子Fe³⁺和Cl^-，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⁺，反之则无Fe³⁺； 或者取少量B溶液放在试管中，加入几滴AgNO₃溶液，白色沉淀说明有Cl^-，反之则无Cl^-；
故答案为：取少量X溶液于试管中，加入几滴KSCN溶液，若溶液变红色则说明有Fe³⁺，反之则无Fe³⁺（或取少量B溶液于试管中，加入几滴AgNO₃溶液，若有白色沉淀则说明有Cl^-，反之则无Cl^-）（或取少量X溶液于试管中，滴加Ba（NO₃）₂溶液至不再产生沉淀，再取上层清液于另一试管向其中滴加AgNO₃溶液，若有白色沉淀则说明有Cl^-，反之则无Cl^-）；
③反应①的离子方程式为3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O、Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，
故答案为：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O、Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓；
④A、F、I均为0.1mol，100mLX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-），
n（SO₄^2-）=$\frac{0.4+2×0.3+3×0.1+0.1}{2}$=0.7mol，当沉淀C物质的量＞0.7mol时一定含有Fe³⁺离子，反之，含有Cl^-离子，
故答案为：Fe³⁺．

点评 本题考查无机物的推断，为高频考点，把握离子的性质、离子之间的反应为解答的关键，侧重分析与推断能力的考查，注意沉淀及气体的判断，题目难度不大．