Question

17．某強(qiáng)酸性溶液X，其中可能含有Ba²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、CO₃^2-、SO₃^2-、SO₄^2-、Cl^-、NO₃^-中的一種或幾種，取該溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其現(xiàn)象及轉(zhuǎn)化如下圖．已知：氣體D為紅棕色．

請(qǐng)根據(jù)以上信息，回答下列問題：
（1）溶液X中一定不存在的離子是CO₃^2-、SO₃^2-、NO₃^-、Ba²⁺；，有一種陰離子不能確定其是否存在，若要用實(shí)驗(yàn)證明該離子是否存在，其最合理的化學(xué)方法是取X溶液少量于試管中，加入足量的硝酸鋇溶液，過濾后向?yàn)V液中加硝酸銀溶液，再稀硝酸，若有白色溶液出現(xiàn)，則可證明有Cl^-存在．
（2）寫出有關(guān)離子方程式：
步驟①中生成A3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
步驟⑦生成沉淀KAlO₂^-+2H₂O+CO₂═Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（3）假設(shè)測(cè)定A、F、K均為0.01mol，10mL X溶液中n（H⁺）=0.04mol，且不能確定含有的離子只有一種．當(dāng)沉淀C物質(zhì)的量小于0.07mol時(shí)，溶液X中還一定含有Cl^-．
（4）通�？梢岳�用KClO在一定條件下氧化G制備一種新型、高效、多功能水處理劑K₂FeO₄．請(qǐng)寫出制備過程中的離子方程式3ClO^-+2Fe（OH）₃+4OH^-═3Cl^-+2FeO₄^2-+5H₂O．

Answer 1

分析 強(qiáng)酸性溶液中一定不會(huì)存在CO₃^2-和SO₃^2-離子，加入過量硝酸鋇生成沉淀，則該沉淀為BaSO₄沉淀，說明溶液中含有SO₄^2-離子，生成氣體A，A連續(xù)氧化生成D和E，氣體D為紅棕色，則A為NO，D為NO₂，E為HNO₃，說明溶液中含有還原性離子，一定為Fe²⁺離子，溶液B中加入過量NaOH溶液，生成氣體F，則F為NH₃，說明溶液中含有NH₄⁺離子，溶液I為NH₄NO₃，溶液H中通入過量的CO₂氣體，生成沉淀K，根據(jù)題中提供的離子可知，則K為Al（OH）₃，H為NaAlO₂，說明溶液中含有Al³⁺離子，溶液L為NaHCO₃，沉淀G為Fe（OH）₃，溶液J為FeCl₃，溶液中含有Fe²⁺離子，就一定不含NO₃^-離子，含有SO₄^2-離子就一定不含Ba²⁺離子，不能確定是否含有的離子Fe³⁺和Cl^-，以此來解答．

解答 解：強(qiáng)酸性溶液中一定不會(huì)存在CO₃^2-和SO₃^2-離子，加入過量硝酸鋇生成沉淀，則該沉淀為BaSO₄沉淀，說明溶液中含有SO₄^2-離子，生成氣體A，A連續(xù)氧化生成D和E，氣體D為紅棕色，則A為NO，D為NO₂，E為HNO₃，說明溶液中含有還原性離子，一定為Fe²⁺離子，溶液B中加入過量NaOH溶液，生成氣體F，則F為NH₃，說明溶液中含有NH₄⁺離子，溶液I為NH₄NO₃，溶液H中通入過量的CO₂氣體，生成沉淀K，根據(jù)題中提供的離子可知，則K為Al（OH）₃，H為NaAlO₂，說明溶液中含有Al³⁺離子，溶液L為NaHCO₃，沉淀G為Fe（OH）₃，溶液J為FeCl₃，溶液中含有Fe²⁺離子，就一定不含NO₃^-離子，含有SO₄^2-離子就一定不含Ba²⁺離子，不能確定是否含有的離子Fe³⁺和Cl^-，
（1）由上述分析可知，溶液X中一定不存在的離子是CO₃^2-、SO₃^2-、NO₃^-、Ba²⁺，可能含F(xiàn)e³⁺、Cl^-，要檢驗(yàn)溶液中是否含有Cl^-，可取X溶液少量于試管中，加入足量的硝酸鋇溶液，過濾后向?yàn)V液中加硝酸銀溶液，再稀硝酸，若有白色溶液出現(xiàn)，則可證明有Cl^-存在，
故答案為：CO₃^2-、SO₃^2-、NO₃^-、Ba²⁺； 取X溶液少量于試管中，加入足量的硝酸鋇溶液，過濾后向?yàn)V液中加硝酸銀溶液，再稀硝酸，若有白色溶液出現(xiàn)，則可證明有Cl^-存在；
（2）步驟①中生成A的離子方程式為3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
步驟⑦生成沉淀K的 離子方程式為AlO₂^-+2H₂O+CO₂═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；AlO₂^-+2H₂O+CO₂═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）A為NO，F(xiàn)為NH₃，K為Al（OH）₃，A、F、K均為0.01mol，10mLX溶液中n（H⁺）=0.04mol，根據(jù)反應(yīng)3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，可知亞鐵離子為0.03mol，根據(jù)溶液電中性可知：n（H⁺）+2n（Fe²⁺）+3n（Al³⁺）+n（NH₄⁺）=2n（SO₄^2-），n（SO₄^2-）=$\frac{0.04+2×0.03+3×0.01+0.01}{2}$=0.07mol，當(dāng)沉淀C物質(zhì)的量小于0.07mol時(shí)，即n（SO₄^2-）小于0.07mol，則溶液中一定還有一種陰離子，由于溶液中不能確定的離子只有一種，應(yīng)為Cl^-離子，故答案為：Cl^-；
（4）通�？梢岳�用KClO在一定條件下氧化G制備一種新型、高效、多功能水處理劑K₂FeO₄，制備過程中的離子方程式為3ClO^-+2Fe（OH）₃+4OH^-═3Cl^-+2FeO₄^2-+5H₂O，故答案為：3ClO^-+2Fe（OH）₃+4OH^-═3Cl^-+2FeO₄^2-+5H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查離子組推斷題，題目具有一定難度，本題解答時(shí)一定要緊扣反應(yīng)現(xiàn)象，推斷各離子存在的可能性，本題易錯(cuò)點(diǎn)為（3）題，注意溶液電中性的利用．