Question

某強酸性溶液X可能含有Ba²⁺、Al³⁺、N

H

+ 4

、Fe²⁺、Fe³⁺、C

O

2- 3

、S

O

2- 3

、S

O

2- 4

、Cl^-、N

O

- 2

、N

O

- 3

中的一種或幾種，取該溶液進行連續實驗，實驗過程如下：

根據以上信息，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

Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-

，不能確定是否含有的離子（M）是

Fe³⁺、Cl^-

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

取少量X溶液于試管中，加入幾滴KSCN溶液不變紅色則說明無Fe³⁺；或取少量B溶液少許于試管中，加幾滴AgNO3溶液，若無白色沉淀說明無Cl^-

．
（2）沉淀I的化學式為

Al（OH）₃

，氣體F的電子式為

．
（3）寫出反應②的離子方程式：

AlO₂^-+CO₂+H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-

．
（4）通常可以利用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

3ClO^-+2Fe（OH）₃+4OH^-=3Cl^-+FeO₄^2-+5H₂O

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

Fe³⁺

．

Answer 1

分析：強酸性溶液中一定不含CO₃^2-、SO₃^2-；NO₂^-、NO₃^-與Fe²⁺不能同時存在；轉化關系中X溶液中加入過量硝酸鋇生成氣體沉淀和溶液，依據離子性質推斷溶液中一定含Fe²⁺；酸性溶液中硝酸根離子具有強氧化性，得到氣體A為NO，D為NO₂，E為HNO₃；沉淀C為硫酸鋇，判斷溶液中一定含SO₄^2-；根據離子共存判斷原溶液中一定不含Ba²⁺；溶液B中一定含有Fe³⁺；B溶液和過量氫氧化鈉反應生成氣體、沉淀、溶液，推斷原溶液中一定含NH₄⁺；生成的沉淀G是Fe（OH）₃；與堿反應生成的氣體F為NH₃；溶液H通入過量二氧化碳生成沉淀，判斷溶液H中含有AlO₂^-；證明原溶液中一定含有Al³⁺；沉淀J為Al（OH）₃；依據推斷分析回答問題．

解答：解：題干中強酸性溶液中一定不含CO₃^2-、SO₃^2-；NO₂^-、NO₃^-與Fe²⁺不能同時存在；根據轉化關系中X溶液中加入過量硝酸鋇生成氣體沉淀和溶液的反應，依據離子性質推斷溶液中一定含Fe²⁺；酸性溶液中硝酸根離子具有強氧化性，得到氣體A為NO，D為NO₂，E為HNO₃；沉淀C為硫酸鋇，判斷溶液中一定含SO₄^2-；根據離子共存判斷原溶液中一定不含Ba²⁺；溶液B中一定含有Fe³⁺；B溶液和過量氫氧化鈉反應生成氣體、沉淀、溶液，推斷原溶液中一定含NH₄⁺；生成的沉淀G是Fe（OH）₃；與堿反應生成的氣體F為NH₃；溶液H通入過量二氧化碳生成沉淀，判斷溶液H中含有AlO₂^-；證明原溶液中一定含有Al³⁺；沉淀I為Al（OH）₃；原溶液中一定含有Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-；一定不含Ba²⁺、Fe³⁺、CO₃^2-、SO₃^2-；NO₂^-、NO₃^-；可能含有的Fe³⁺、Cl^-；
（1）上述離子中，溶液X中除H⁺外還肯定含有的離子是Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-；不能確定是否含有的離子Fe³⁺、Cl^-；確定溶液中不含有Fe³⁺、Cl^-的方法是：取少量X溶液于試管中，加入幾滴KSCN溶液不變紅色則說明無Fe³⁺；或取少量B溶液少許于試管中，加幾滴AgNO3溶液，若無白色沉淀說明無Cl^-；
故答案為：Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-；取少量X溶液于試管中，加入幾滴KSCN溶液不變紅色則說明無Fe³⁺；或取少量B溶液少許于試管中，加幾滴AgNO₃溶液，若無白色沉淀說明無Cl^-；
（2）沉淀I的化學式為：Al（OH）₃；氣體F為氨氣，電子式為，故答案為：Al（OH）₃；；
（3）反應②是過量二氧化碳和偏鋁酸鈉容易的反應生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉，反應的離子方程式為：AlO₂^-+CO₂+H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：AlO₂^-+CO₂+H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（4）利用KClO在一定條件下氧化G（Fe（OH）₃）來制備一種新型、高效、多功能水處理劑K₂FeO₄；次氯酸根離子做氧化劑被還原生成氯離子，氫氧化鐵被氧化為高鐵酸根離子，反應的離子方程式為：3ClO^-+2Fe（OH）₃+4OH^-=3Cl^-+FeO₄^2-+5H₂O，
故答案為：3ClO^-+2Fe（OH）₃+4OH^-=3Cl^-+FeO₄^2-+5H₂O；
（5）假設測定A（NO）、F（NH₃）、I（Al（OH）₃）均為0.1mol，可知原溶液中n（Al³⁺）=0.1mol；n（NH₄⁺）=0.1mol，依據電子守恒可知Fe²⁺～Fe³⁺～e^-；NO₃^-～NO～3e^-；得到3Fe²⁺～NO；n（Fe²⁺）=0.3mol；10mL X溶液中n（H⁺）=0.4mol，當沉淀C（BaSO₄）物質的量大于0.7mol時，n（SO₄^2-）=0.7mol依據溶液中電荷守恒得到：正電荷=2[Fe²⁺]+3[Al³⁺]+[NH₄⁺]+[H⁺]=2×0.3+3×0.1+0.1+0.4=1.4；陰離子=2[SO₄^2-]=2×0.7=1.4；當沉淀C（BaSO₄）物質的量大于0.7mol時，溶液X中還一定含有Fe³⁺，
故答案為：Fe³⁺．

點評：本題考查了離子檢驗的方法應用，物質選擇的分析判斷，離子共存的應用，氧化還原反應的應用，主要是離子方程式的書寫，電子式的書寫，溶液電荷守恒的應用，題目難度中等．