Question

9．已知某溶液X可能由K⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、Ag⁺、Ba²⁺、Al³⁺、Fe²⁺、AlO₂^-、CO₃^2-、SO₄^2-、I^-、SiO₃^2-、MnO₄^-中的若干種離子組成．某化學(xué)興趣小組通過下列實(shí)驗(yàn)確定了其組成．
（1）根據(jù)下列實(shí)驗(yàn)步驟和現(xiàn)象，推斷實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

實(shí)驗(yàn)步驟與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
Ⅰ．觀察溶液：無色透明	①原溶液中一定不含的離子是Cu2+、MnO4-、Fe2+
Ⅱ．取適量該溶液，加入過量的硝酸，有氣體生成，并得到無色溶液	②原溶液中一定不含的離子是Mg2+、Ag+、Ba2+、Al3+、I-、SiO32-，一定含有的離子是CO32-、K+
Ⅲ．在Ⅱ所得溶液中再加入過量的碳酸氫銨溶液，有氣體生成，同時(shí)析出白色沉淀A	③原溶液中還一定含有的離子是AlO2-，生成沉淀A的離子方程式為Al3++3HCO3-=Al（OH）3↓+3CO2↑
Ⅳ．在Ⅲ所得溶液中再逐滴加入氫氧化鋇溶液至過量，加熱也有氣體生成，同時(shí)析出白色沉淀B	④白色沉淀B中一定含有BaCO3，可能含有BaSO4

（2）上述實(shí)驗(yàn)步驟Ⅳ中開始階段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式一定有2HCO₃^-+Ba²⁺+2OH=BaCO₃↓+2H₂O+CO₃^2-．
（3）該化學(xué)興趣小組的同學(xué)為了進(jìn)一步確定B的成分，取一定量經(jīng)洗滌后的B與Y溶液反應(yīng)，白色固體的物質(zhì)的量與Y溶液體積之間的關(guān)系如圖所示．
Y可能為HCl或HNO₃，B的組成為BaCO₃、BaSO₄且$\frac{n（BaS{O}_{4}）}{n（BaC{O}_{3}）}$=$\frac{2}{3}$．
（4）已知氧氧化鋁電離出H⁺比碳酸氫鈉電離出H⁺更難．根據(jù)上述推斷，取少量原溶液于試管中，向試管中滴加少量硫酸氫鈉稀溶液至過量，按先后順序可以觀察到的現(xiàn)象有先是生成白色沉淀，然后產(chǎn)生氣泡，最后沉淀溶解．寫出最后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O．

Answer 1

分析 I．觀察溶液：無色透明，則一定不存在有色離子：Cu²⁺、MnO₄^-、Fe²⁺；
Ⅱ．取適量該溶液，加入過量的硝酸，有氣體生成，該氣體為二氧化碳，則溶液中一定存在CO₃^2-，一定不存在與CO₃^2-離子反應(yīng)的Mg²⁺、Ag⁺、Ba²⁺、Al³⁺離子；得到無色溶液，則一定不存在I^-、SiO₃^2-，再根據(jù)溶液呈電中性判斷原溶液中一定存在唯一陽離子K⁺；
Ⅲ．在Ⅱ所得溶液中再加入過量NH₄HCO₃溶液，有氣體生成，同時(shí)析出白色沉淀A，說明溶液中一定存在鋁離子，原溶液中一定存在AlO₂^-；
IV．在Ⅲ所得溶液中含有過量的碳酸氫銨，加入過量Ba（OH）₂溶液至過量，加熱會(huì)有氨氣生成，白色沉淀可能為碳酸鋇或碳酸鋇和硫酸鋇的混合物，
以此解答該題．

解答 解：（1）I．觀察溶液：無色透明，則一定不存在有色離子：Cu²⁺、MnO₄^-、Fe²⁺；
Ⅱ．取適量該溶液，加入過量的硝酸，有氣體生成，該氣體為二氧化碳，則溶液中一定存在CO₃^2-，一定不存在與CO₃^2-離子反應(yīng)的Mg²⁺、Ag⁺、Ba²⁺、Al³⁺離子；得到無色溶液，則一定不存在I^-、SiO₃^2-，再根據(jù)溶液呈電中性判斷原溶液中一定存在唯一陽離子K⁺；
Ⅲ．在Ⅱ所得溶液中再加入過量NH₄HCO₃溶液，有氣體生成，同時(shí)析出白色沉淀A，說明溶液中一定存在鋁離子，原溶液中一定存在AlO₂^-，反應(yīng)的離子方程式為Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑，
IV．在Ⅲ所得溶液中含有過量的碳酸氫銨，加入過量Ba（OH）₂溶液至過量，加熱會(huì)有氨氣生成，白色沉淀可能為碳酸鋇或碳酸鋇和硫酸鋇的混合物，
故答案為：

實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
Ⅰ．觀察溶液：無色	①Cu2+、MnO4-、Fe2+
Ⅱ．取適量該溶液，加入過量的硝酸，有氣體生成，并得到無色溶液	②Mg2+、Ag+、Ba2+、Al3+、I-、SiO32-；CO32-、K+
Ⅲ．在Ⅱ所得的溶液中再加入過量的碳酸氫銨溶液，有氣體生成，同時(shí)析出白色沉淀A	③AlO2-；Al3++3HCO3-=Al（OH）3↓+3CO2↑
Ⅳ．在Ⅲ所得溶液中再逐滴加入氫氧化鋇溶液至過量，加熱也有氣體生成，同時(shí)析出白色沉淀B	④BaCO3；BaSO4

（2）實(shí)驗(yàn)Ⅳ中開始階段發(fā)生反應(yīng)為過量的碳酸氫銨與氫氧化鋇反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：2HCO₃^-+Ba²⁺+2OH=BaCO₃↓+2H₂O+CO₃^2-，
故答案為：2HCO₃^-+Ba²⁺+2OH=BaCO₃↓+2H₂O+CO₃^2-；
（3）沉淀B部分溶液Y酸，Y可能為硝酸或鹽酸，則B中一定含有BaCO₃、BaSO₄，由圖象可知$\frac{n（BaS{O}_{4}）}{n（BaC{O}_{3}）}$=$\frac{2}{3}$，
故答案為：HCl或HNO₃；BaCO₃、BaSO₄且$\frac{n（BaS{O}_{4}）}{n（BaC{O}_{3}）}$=$\frac{2}{3}$；
（4）已知氧氧化鋁電離出H⁺比碳酸氫鈉電離出H⁺更難．根據(jù)上述推斷，取少量原溶液于試管中，向試管中滴加少量硫酸氫鈉稀溶液至過量，先是生成氫氧化鋁沉淀，然后產(chǎn)生氣泡，最后發(fā)生反應(yīng)為氫氧化鋁的溶解，反應(yīng)的離子方程式為Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O，
故答案為：先是生成白色沉淀，然后產(chǎn)生氣泡，最后沉淀溶解；Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查無機(jī)物的推斷，為高考常見題型，側(cè)重于學(xué)生的分析能力的考查，題目涉及離子共存、常見離子的檢驗(yàn)，題目難度中等，試題的題量較大，注意掌握常見離子的性質(zhì)及檢驗(yàn)方法，明確離子反應(yīng)發(fā)生的條件及離子共存的條件．