Question

16．某透明溶液中僅可能含有下列離子中的幾種：Fe²⁺、${NH}_{4}^{+}$、K⁺、Al³⁺、Ba²⁺、Cl^-、${NO}_{2}^{-}$、${CO}_{3}^{2-}$、${SO}_{4}^{2-}$、${MnO}_{4}^{-}$將該溶液分成三等份，進行如下實驗：
①在第一份溶液中加入足量稀鹽酸，立即出現(xiàn)大量的紅棕色氣體，同時得到無色溶液．
②在第二份溶液中加入足量的氫氧化鈉溶液，充分加熱后收集到2.24L氣體（標準狀況下），再在所得的溶液中通入過量的二氧化碳，最終得到7.8g白色沉淀．
③在第三份溶液中加入足量的氯化鋇溶液，最終得到46.6g白色沉淀．
試回答下列問題：
（1）寫出實驗①中產(chǎn)生紅棕色氣體的離子方程式：2H⁺+2NO₂^-═NO↑+NO₂↑+H₂O；
（2）寫出實驗②中產(chǎn)生白色沉淀的離子方程式：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）原溶液中肯定存在的離子是NO₂^-、Al³⁺、SO₄^2-、K⁺、NH₄⁺；
（4）原溶液中不能確定是否存在的離子是Cl^-，試設計實驗方案驗證該離子是否存在：可取少量原溶液于試管中，滴加足量的硝酸鋇溶液，過濾，再在濾液中滴加硝酸酸化的硝酸銀溶液，如生成沉淀，說明含有Cl^-，如無沉淀生成，說明不含Cl^-．

Answer 1

分析 ①在第一份溶液中加入足量稀鹽酸，立即出現(xiàn)大量的紅棕色氣體，說明生成NO₂，則應存在NO₂^-，則溶液中不存在Fe²⁺、MnO₄^-等離子；
②在第二份溶液中加入足量的氫氧化鈉溶液，充分加熱后收集到2.24L氣體（標準狀況下），應生成氨氣，說明含有NH₄⁺，且為0.1mol，再在所得的溶液中通入過量的二氧化碳，最終得到7.8g白色沉淀，應為Al（OH）₃沉淀，為0.1mol，說明含有Al³⁺，則一定不含有CO₃^2-等離子；
③在第三份溶液中加入足量的氯化鋇溶液，最終得到46.6g白色沉淀，應為BaSO₄，為0.2mol，說明含有SO₄^2-，則不含有Ba²⁺，
存在3n（Al³⁺）+n（NH₄⁺）=2n（SO₄^2-），即3×0.1mol+0.2mol=2×0.2mol，但因存在NO₂^-，則由電荷守恒可知一定含有K⁺，以此解答該題．

解答 解：①在第一份溶液中加入足量稀鹽酸，立即出現(xiàn)大量的紅棕色氣體，說明生成NO₂，則應存在NO₂^-，則溶液中不存在Fe²⁺、MnO₄^-等離子；
②在第二份溶液中加入足量的氫氧化鈉溶液，充分加熱后收集到2.24L氣體（標準狀況下），應生成氨氣，說明含有NH₄⁺，且為0.1mol，再在所得的溶液中通入過量的二氧化碳，最終得到7.8g白色沉淀，應為Al（OH）₃沉淀，為0.1mol，說明含有Al³⁺，則一定不含有CO₃^2-等離子；
③在第三份溶液中加入足量的氯化鋇溶液，最終得到46.6g白色沉淀，應為BaSO₄，為0.2mol，說明含有SO₄^2-，則不含有Ba²⁺，
存在3n（Al³⁺）+n（NH₄⁺）=2n（SO₄^2-），即3×0.1mol+0.2mol=2×0.2mol，但因存在NO₂^-，則由電荷守恒可知一定含有K⁺，
（1）存在NO₂^-，加入鹽酸發(fā)生2H⁺+2NO₂^-═NO↑+NO₂↑+H₂O，故答案為：2H⁺+2NO₂^-═NO↑+NO₂↑+H₂O；
（2）實驗②中產(chǎn)生白色沉淀為Al（OH）₃，反應的離子方程式為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，故答案為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）由以上分析可知，肯定存在的離子有NO₂^-、Al³⁺、SO₄^2-、K⁺、NH₄⁺，故答案為：NO₂^-、Al³⁺、SO₄^2-、K⁺、NH₄⁺；
（4）因不能確定NO₂^-的量，則不能確定是否含有Cl^-，可取少量原溶液于試管中，滴加足量的硝酸鋇溶液，過濾，再在濾液中滴加硝酸酸化的硝酸銀溶液，如生成沉淀，說明含有Cl^-，如無沉淀生成，說明不含Cl^-，
故答案為：Cl^-；可取少量原溶液于試管中，滴加足量的硝酸鋇溶液，過濾，再在濾液中滴加硝酸酸化的硝酸銀溶液，如生成沉淀，說明含有Cl^-，如無沉淀生成，說明不含Cl^-．

點評 本題考查了常見離子的檢驗、離子共存的判斷，題目難度中等，注意掌握常見離子的化學性質及檢驗方法，能夠根據(jù)電荷守恒平衡溶液中未知離子的存在情況，正確理解題干信息是解答本題的關鍵，易錯點為鉀離子的判斷，答題時注意．