Question

某強(qiáng)酸性溶液X可能含有Ba²⁺、Al³⁺、NH

+ 4

、Fe²⁺、Fe³⁺、CO

2- 3

、SO

2- 3

、SO

2- 4

、Cl^-、NO

- 2

、NO

- 3

中的一種或幾種，取該溶液進(jìn)行連續(xù)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程如下：

根據(jù)以上信息，回答下列問題：
（1）上述離子中，溶液X中除H⁺外還肯定含有的離子是

 

，不能確定是否含有的離子（M）是

 

，若要確定該M（若不止一種，可任選一種）在溶液X中不存在，最可靠的化學(xué)方法是

 

（2）沉淀I的化學(xué)式為

 

．氣體F的分子的空間構(gòu)型為

 

．中心原子采用

 

雜化．它的同族第四周期元素的核外電子排布式為

 

．
（3）寫出反應(yīng)②的離子方程式：

 

．
（4）通�？梢岳�用KClO在一定條件下氧化G來制備一種新型、高效、多功能水處理劑K₂FeO₄．請寫出制備過程中的離子方程式

 

．
（5）假設(shè)測定A、F、I均為0.1mol，10mL X溶液中n（H⁺）=0.4mol，當(dāng)沉淀C物質(zhì)的量大于0.7mol時(shí)，溶液X中還一定含有

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：常見離子的檢驗(yàn)方法

專題：實(shí)驗(yàn)題

分析：強(qiáng)酸性溶液中一定不會(huì)存在NO₂、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，則一定不存在Ba²⁺；
生成氣體A，A連續(xù)氧化生成D和E，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，則一定不含NO₃^-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H中溶于CO₂氣體，生成沉淀I，則I為Al（OH）₃，H為NaAlO₂，說明溶液中含有Al³⁺離子，
不能確定是否含有的離子Fe³⁺和Cl^-，據(jù)此進(jìn)行解答各題．

解答： 解：（1）強(qiáng)酸性溶液中一定不會(huì)存在NO₂、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，則一定不存在Ba²⁺；
生成氣體A，A連續(xù)氧化生成D和E，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，則一定不含NO₃^-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H中溶于CO₂氣體，生成沉淀I，則I為Al（OH）₃，H為NaAlO₂，說明溶液中含有Al³⁺離子，
不能確定是否含有的離子Fe³⁺和Cl^-，檢驗(yàn)鐵離子的方法為：取少量X溶液放在試管中，加入幾滴KSCN，溶液不變紅色說明無Fe³⁺； 檢驗(yàn)氯離子的方法為：取少量B溶液放在試管中，加入幾滴AgNO₃溶液，無白色沉淀說明無Cl^-，
故答案為：Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-；Fe³⁺、Cl^-； 取少量X溶液放在試管中，加入幾滴KSCN，溶液不變紅色說明無Fe³⁺（或者取少量B溶液放在試管中，加入幾滴AgNO₃溶液，無白色沉淀說明無Cl^-；
（2）鋁離子在加入過量的NaOH溶液后，生成四羥基合鋁酸鈉溶液，該溶液能和二氧化碳反應(yīng)生成I氫氧化鋁和碳酸氫鈉，反應(yīng)的離子方程式為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；銨根離子能和氫氧化鈉在加熱的條件下生成F：氨氣，氨氣的空間構(gòu)型為三角錐形，氨氣分子中中氮原子采取sp³雜化；與氮元素同族第四周期元素為As，其核外電子排布式為3d¹⁰4S²4P³，
故答案為：Al（OH）₃；三角錐形；sp³；【Ar】3d¹⁰4S²4P³；
（3）反應(yīng)②為偏鋁酸根離子與過量的二氧化碳?xì)怏w反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫根離子，反應(yīng)的離子方程式為：AlO₂^-CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
答案為：AlO₂^-CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（4）Fe²⁺離子被氧化為Fe³⁺離子，加入NaOH溶液后生成G：Fe（OH）₃，和次氯酸反應(yīng)獲得高鐵酸鉀的方程式為：3ClO^-+2Fe（OH）₃+4OH^-═3Cl^-+2FeO₄^2-+5H₂O，
故答案為：3ClO^-+2Fe（OH）₃+4OH^-═3Cl^-+2FeO₄^2-+5H₂O；
（5）A、F、I均為0.1mol，50mLX溶液中n（H⁺）=0.4mol，根據(jù)反應(yīng)3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，可知亞鐵離子為0.3mol，根據(jù)溶液電中性可知：n（H⁺）+2n（Fe²⁺）+3n（Al³⁺）+n（NH₄⁺）=2n（SO₄^2-），則n（SO₄^2-）=

0.4+2×0.3+3×0.1+0.1

2

=0.7mol，當(dāng)沉淀C物質(zhì)的量＞0.7mol時(shí)一定含有Fe³⁺離子，反之則含有Cl^-離子，
故答案為：Fe³⁺．

點(diǎn)評：本題考查常見離子的檢驗(yàn)、離子共存的判斷，題目難度稍大，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（5）題，注意溶液電中性的利用．