Question

20．某研究小組對(duì)某溶液進(jìn)行檢測分析，該無色溶液中可能含有NH₄⁺、K⁺、Al³⁺、HCO₃^-、Cl^-、MnO₄^-、SO₄^2-等離子中的幾種離子：
①經(jīng)實(shí)驗(yàn)可知溶液明顯呈酸性．
②取10mL該溶液于試管中滴加Ba（NO₃）₂溶液，加稀硝酸酸化后過濾得到白色沉淀甲，向?yàn)V液中加入硝酸銀溶液未見沉淀產(chǎn)生．
③另取少量該溶液于試管中，滴加氫氧化鈉溶液產(chǎn)生白色沉淀乙，當(dāng)沉淀增加到一定量后開始產(chǎn)生氣體丙，最后沉淀完全溶解．
（1）寫出氣體丙的電子式，其分子的空間構(gòu)型為三角錐型．
（2）該溶液中一定不含有的離子是MnO₄^-、HCO₃^-、Cl^-，一定含有的離子是NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-．
（3）確定該無色溶液中可能存在的離子的實(shí)驗(yàn)方法是焰色反應(yīng)．
（4）寫出MnO₄^-在酸性環(huán)境中與SO₂發(fā)生氧化還原反應(yīng)的離子方程式2MnO₄^-+5SO₂+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺．

Answer 1

分析 溶液無色，說明不含MnO₄^-；
①經(jīng)實(shí)驗(yàn)可知溶液明顯呈酸性，可為強(qiáng)酸弱堿鹽，則一定不存在水解呈堿性的HCO₃^-離子；
②取10mL該溶液于試管中滴加Ba（NO₃）₂溶液，加稀硝酸酸化后過濾得到0.03mol白色沉淀甲，向?yàn)V液中加入AgNO₃溶液未見沉淀產(chǎn)生，說明含有SO₄^2-，不含有Cl^-，
甲為BaSO₄；
③另取少量該溶液于試管中，滴加NaOH溶液產(chǎn)生白色沉淀乙，當(dāng)沉淀增加到一定量后開始產(chǎn)生氣體丙，最后沉淀完全溶解，說明含有NH₄⁺、Al³⁺，乙為Al（OH）₃，
丙為NH₃，K⁺應(yīng)通過焰色反應(yīng)檢驗(yàn)，以此解答該題．

解答 解：溶液無色，說明不含MnO₄^-；
①經(jīng)實(shí)驗(yàn)可知溶液明顯呈酸性，可為強(qiáng)酸弱堿鹽，則一定不存在水解呈堿性的HCO₃^-離子；
②取10mL該溶液于試管中滴加Ba（NO₃）₂溶液，加稀硝酸酸化后過濾得到0.03mol白色沉淀甲，向?yàn)V液中加入AgNO₃溶液未見沉淀產(chǎn)生，說明含有SO₄^2-，不含有Cl^-，
甲為BaSO₄；
③另取少量該溶液于試管中，滴加NaOH溶液產(chǎn)生白色沉淀乙，當(dāng)沉淀增加到一定量后開始產(chǎn)生氣體丙，最后沉淀完全溶解，說明含有NH₄⁺、Al³⁺，乙為Al（OH）₃，
丙為NH₃，K⁺應(yīng)通過焰色反應(yīng)檢驗(yàn)．
（1）由以上分析可知丙為NH₃，電子式為，分子中含有3個(gè)δ鍵和1個(gè)孤電子對(duì)，為三角錐型，故答案為：；三角錐型；
（2）由以上分析可知一定含有的離子為NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-，一定不含有的離子為MnO₄^-、HCO₃^-、Cl^-，
故答案為：MnO₄^-、HCO₃^-、Cl^-；NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-；
（3）K⁺應(yīng)通過焰色反應(yīng)檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)方法是用潔凈的鉑絲蘸取試樣在無色火焰上灼燒，透過藍(lán)色鈷玻璃，觀察火焰顏色，若紫色，則含有K⁺，
故答案為：焰色反應(yīng)；
（4）能與二氧化硫反應(yīng)的離子應(yīng)具有強(qiáng)氧化性，應(yīng)為MnO₄^-，反應(yīng)的離子方程式為2MnO₄^-+5SO₂+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：2MnO₄^-+5SO₂+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，把握�?shí)驗(yàn)中現(xiàn)象與結(jié)論的關(guān)系、發(fā)生的離子反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，題目難度中等．