Question

某强酸性溶液中仅含有Ba²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、SO₃^2-、SO₄^2-、Cl^-、NO₃^-中的一种或几种，取溶液进行下列连续实验，实验内容如下

根据以上信息，回答下列问题：
（1）①仅根据上述连续实验，不能确定溶液X中是否含有的离子是

 

；
     ②气体D分子的电子式为

 

；
     ③若要确定不能确定的溶液X中的阴离子是否存在，检验的最可靠的化学方法是（若无不能确定的阴离子，此文不必回答）

 

；
（2）写出下列有关离子方程式；
实验①中生成无色气体A：

 

实验③中生成沉淀H：

 

（3）假设实验②所用氢氧化钠溶液的浓度为4mol/L．加入氢氧化钠溶液的体积与产生沉淀的物质的量如图所示（不考虑离子的水解、气体的溶解等）根据有关信息填表（根据实际情况填写，可以不填满，也可以补充）

原溶液中确定含有的阴离子的化学式	该阴离子的物质的量浓度

Answer 1

考点：常见阳离子的检验,常见阴离子的检验

专题：物质检验鉴别题

分析：在强酸性溶液中一定不会存在CO₃^2-、SO₃^2-离子；加入过量硝酸钡生成沉淀，则该沉淀C为BaSO₄，说明溶液中含有SO₄^2-离子，根据硫酸钡的质量可以计算硫酸根离子的物质的量，生成无色气体A，则A只能是NO，说明溶液中含有还原性离子，则一定为Fe²⁺离子，溶液B中加入过量NaOH溶液，沉淀F只为Fe（OH）₃，生成气体D，则D为NH₃，说明溶液中含有NH₄⁺离子；溶液E中通入CO₂气体，生成沉淀G，则I为Al（OH）₃，H为NaOH和NaAlO₂，说明溶液中含有Al³⁺离子，再根据离子共存知识，溶液中含有Fe²⁺离子，则一定不含NO₃^-离子和SO₃^2-离子，那么一定含有SO₄^2-离子，那么就一定不含Ba²⁺离子，不能确定是否含有的离子Fe³⁺和Cl^-，以此进行解答．

解答： 解：在强酸性溶液中一定不会存在CO₃^2-、SO₃^2-离子；加入过量硝酸钡生成沉淀，则该沉淀C为BaSO₄，说明溶液中含有SO₄^2-离子，根据硫酸钡的质量可以计算硫酸根离子的物质的量，生成无色气体A，则A只能是NO，说明溶液中含有还原性离子，则一定为Fe²⁺离子，溶液B中加入过量NaOH溶液，沉淀F只为Fe（OH）₃，生成气体D，则D为NH₃，说明溶液中含有NH₄⁺离子；溶液E中通入CO₂气体，生成沉淀G，则I为Al（OH）₃，H为NaOH和NaAlO₂，说明溶液中含有Al³⁺离子，再根据离子共存知识，溶液中含有Fe²⁺离子，则一定不含NO₃^-离子和SO₃^2-离子，那么一定含有SO₄^2-离子，那么就一定不含Ba²⁺离子，不能确定是否含有的离子Fe³⁺和Cl^-，
（1）①根据以上分析可知，溶液中不能确定的阳离子为Fe³⁺，溶液中不能确定的阴离子为Cl^-，故答案为：Fe³⁺、Cl^-；
②气体D为氨气，氨气分子的电子式为：，故答案为：；
③若要确定不能确定的溶液X中的阴离子是否存在，检验的最可靠的化学方法是：取少许X溶液于试管中，加入AgNO₃溶液，再加入足量稀HNO₃，有白色沉淀，则说明有氯离子，否则没有，故答案为：取少许X溶液于试管中，加入AgNO₃溶液，再加入足量稀HNO₃，有白色沉淀，则说明有氯离子，否则没有；
（2）中得到的气体A是NO，Fe²⁺离子被氧化为Fe³⁺离子，NO₃^-离子被还原为NO气体，反应的离子方程式为：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，E中NaAlO₂，沉淀G为氢氧化铝，偏铝酸根离子与二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀，反应的离子方程式为：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案为：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃；
（3）由图象可知，沉淀溶解需要氢氧化钠的体积为2.5mL，那么物质的量为：0.0025L×4mol/L=0.01mol，即铝离子的物质的量为0.01mol；沉淀铝离子，需要氢氧化钠为0.03mol，即沉淀铁离子，需要氢氧化钠为（55-7.5-10）×^-3×4mol/L=0.15mol，故铁离子为：0.05mol，无色气体A体积为224mL，即物质的量为：

0.224L

22.4L/mol

=0.01mol，沉淀C为硫酸钡，物质的量为：

18.64g

233g/mol

=0.08mol，故硫酸根离子的物质的量为：0.08mol，n（+）=0.05×3+0.01×3+0.01=0.19，n（-）=0.08×2=0.16，依旧电中性原则：故需要负电荷为：0.03mol，故答案为：Cl^-；0.03mol．

点评：本题考查了常见阴阳离子的检验、无机推断，题目难度中等，注意掌握常见离子的性质及检验方法，（3）为难点、易错点，注意溶液电中性知识在化学计算中的应用方法，试题充分考查了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．