Question

某无色溶液，其中有可能存在的离子如下：Na⁺、Ag⁺、Ba²⁺、Al³⁺、AlO₂^-、S^2-、CO₃^2-、SO₃^2- 、SO₄^2-。现取该溶液进行有关实验，实验结果如下图所示：

（1）沉淀甲是        ，生成沉淀的离子方程式                  。
（2）沉淀乙是        ，由溶液甲生成沉淀乙的离子方程式                。
（3）沉淀丙是                      。
（4）综合上述信息，可以肯定存在的离子有                   。

Answer 1

(1)S;  2S^2-+SO₃^2－+6H⁺=3S↓+3H₂O
(2)Al(OH)₃; Al³⁺+3HCO=Al(OH)₃↓+3CO₂↑
(3)BaCO₃, 可能有BaSO₄;    在沉淀丙中加入足量盐酸，若沉淀不能全部溶解，说明除BaCO₃外还有BaSO₄；若全部溶解，则仅有BaCO₃.
(4) S^2-、SO、AlO、Na⁺

本题的突破口是沉淀甲、乙、丙的成分，加入过量的氢溴酸生成淡黄色沉淀甲，回顾中学化学中常见的淡黄色物质有AgBr、S、Ag₃PO₄等。这里应该排除排除Ag₃PO₄的，关键甲是AgBr还是S？若是AgBr沉淀的话，由于Ag⁺与题干中的4种阴离子均不能大量共存，从而否决了Ag⁺。可知甲是S，显然此处的S是溶液中S^2-和SO₃^2-在酸性条件下发生的归中反应生成的。由此推出原溶液中存在S^2-和SO₃^2-。由于有SO₃^2-，所以一定不存在Ba²⁺、Fe³⁺。根据电中性原则，溶液中必须有阳离子，故一定存在Na⁺。气体甲可能是HBr与过量的S^2-反应生成的H₂S，也可能是HBr与过量的SO₃^2-反应生成的SO₂，也可能是HBr与原溶液中可能存在的CO₃^2-反应生成的CO₂。过量的NH₄HCO₃中和多余的H⁺后，又反应生成白色沉淀乙，对照题干中的离子（Ag⁺、Ba²⁺、Fe³⁺都不存在），推出沉淀乙只可能是Al元素引起的Al(OH)₃沉淀，即HCO^3-与Al³⁺发生双水解所造成的，而Al³⁺来自于AlO₂^-与过量的氢溴酸反应生成的，所以原溶液中一定存在AlO₂^-。气体乙是HCO^3-与剩余的H⁺以及Al³⁺反应产生的，只能是CO₂。Ba(OH)₂与上步过量的NH₄HCO₃反应，生成白色沉淀丙，即BaCO₃沉淀，另外，也可能存在BaSO₄沉淀，但无法确定原溶液中是否含有CO₃^2-和SO₄^2-。气体丙一定是NH₄⁺与过量的Ba(OH)₂反应生成的NH₃。
综上所述，肯定存在的离子有：Na⁺、AlO₂^-、S²-、SO₃^2-；一定不存在的离子有：Ag⁺、Ba²⁺、Fe³⁺；可能存在的离子有：CO₃^2-、SO₄^2-。