Question

【題目】霧霾嚴重影響人們的生活與健康，某地區的霧霾中可能含有如下離子中的若干種：NH4+、Ba2＋、Fe2＋、Cl－、NO3—、CO32—、SO42—。某同學收集了該地區的霧霾，經必要的預處理后得到試樣溶液，設計并完成如下實驗：

試回答下列問題：

(1)實驗①中加入稀鹽酸后，有氣體A生成，溶液B依然澄清，且溶液中陰離子種類不變。據此可知原溶液中一定含有______________，一定不含______________。(填離子符號)

(2)實驗①中發生反應的離子方程式為______________________________________。

(3)實驗②中逐滴加入碳酸氫鈉溶液，立即有氣泡產生，反應的離子方程式為__________________，一段時間后又有沉淀出現，這時的離子方程式為____________。

(4)氣體F的成分為________。(填化學式)

(5)根據實驗③現象該同學認為原溶液中一定含有SO42—，有其他同學認為其結論不合理，又進行了后續實驗④，最終確定原溶液中含有SO42—，試寫出實驗④可行的操作方法及現象_________________。

Answer 1

【答案】Cl－、Fe2＋、NO3— CO32— 3Fe2＋＋4H＋＋NO3—=3Fe3＋＋NO↑＋2H2O H＋＋HCO3—=CO2↑＋H2O Fe3＋＋3HCO3—=3CO2↑＋Fe(OH)3↓ NH3 向沉淀G中加入足量稀鹽酸，若沉淀未完全溶解，則含有SO42—[或取少量原溶液于試管中，滴加BaCl2溶液或Ba(NO3)2溶液，若產生白色沉淀，則含有SO42—]

【解析】

（1）實驗①中加入稀鹽酸后，有無色氣體A生成，該氣體可能為二氧化碳或NO，由于鹽酸過量且溶液中陰離子種類不變，則生成的氣體為NO，溶液中一定含有Fe2+、NO3-、Cl-，且NO3-過量；根據離子共存可知一定不存在CO32-；
（2）硝酸根離子在酸性條件下具有強氧化性，能夠將亞鐵離子氧化成鐵離子，同時生成NO氣體，據此寫出反應的離子方程式；
（3）實驗①中鹽酸足量，則溶液B中含有過量的氫離子，加入碳酸氫鈉后發生反應為：H++HCO3-===H2O+CO2↑；溶液B中還含有Fe3+，當氫離子反應完全后，鐵離子與碳酸氫根離子發生相互促進的雙水解反應，生成氫氧化鐵沉淀和二氧化碳氣體；

（4）溶液D中加入氫氧化鋇溶液加熱后生成氣體F、沉淀G和溶液H，氣體F為氨氣，由于碳酸氫鈉過量，則沉淀G中一定含有碳酸鋇，可能含有硫酸鋇；
（5）由于碳酸氫鈉過量，則生成的沉淀中不一定含有硫酸鋇，需要通過對沉淀G進一步檢驗，可向沉淀G中加入足量稀鹽酸，若沉淀部分溶解，則說明原溶液中一定含有硫酸根離子。

（1）實驗①中加入稀鹽酸后，有無色氣體A生成，該氣體可能為CO2或NO，由于鹽酸過量且反應后溶液中陰離子種類不變，則生成的氣體為NO，溶液中一定含有Fe2+、Cl-、NO3-，且NO3-過量；根據離子共存可知一定不存在CO32-；
（2）實驗①中亞鐵離子與稀硝酸反應生成硝酸鐵和一氧化氮和水，反應的離子反應方程式為：3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O；

（3）實驗①加入足量鹽酸，則溶液B中含有過量的氫離子，加入碳酸氫鈉后發生反應的離子方程式為：H++HCO3-=H2O+CO2↑；溶液B中還含有Fe3+，氫離子反應完全后，鐵離子與碳酸氫根離子發生相互促進的雙水解反應，生成氫氧化鐵沉淀和二氧化碳氣體，反應的離子方程式為：Fe3++3HCO3-=Fe（OH）3↓+3CO2↑；

（4）溶液D中加入足量Ba（OH）2溶液加熱后生成氣體F、沉淀G和溶液H，氣體F為NH3，由于實驗②中NaHCO3足量，則沉淀G中一定含有BaCO3，可能含有BaSO4；
（5）由于實驗②中NaHCO3足量，則實驗③的沉淀G中一定含有沉淀BaCO3，不能確定是否含有BaSO4，需要進行后續實驗④，可向沉淀G中加入足量稀鹽酸，若沉淀未完全溶解，則含有SO42-[或取少量原溶液于試管中，滴加BaCl2溶液或Ba(NO3)2溶液，若產生白色沉淀，則含有SO42-]。