Question

某强酸性溶液X，含有Ba²⁺、Al³⁺、SiO₃^2-、NH₄⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、CO₃^2-、SO₄^2-、NO₃^-中的一种或几种离子，取溶液进行连续实验，能实现如下转化：



依据以上信息，回答下列问题：
（1）上述离子中，溶液X中肯定含有的是：______，不能肯定的是：______．对不能确定是否存在的离子，可以另取X溶液于一支试管中，选择下列试剂中的一种加入X溶液中根据现象就可判断，则该试剂是：______
 ①NaOH溶液    ②酚酞试剂     ③石蕊试剂    ④pH试纸    ⑤KSCN溶液    ⑥KMnO₄溶液
（2）气体F的化学式为：______，沉淀G的化学式为：______，沉淀K的化学式为：______，实验中，可以观察到反应②的现象是：______．
（3）写出步骤①所有发生反应的离子方程式______、______．
（4）要使步骤③中，D、H₂O、O₂三种物质恰好发生化合反应，则D、H₂O、O₂物质的量之比是：______．

Answer 1

（1）在强酸性溶液中氢离子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水，硅酸根离子和氢离子反应生成硅酸沉淀，所以一定不会存在CO₃^2-和SiO₃^2-离子；
加入过量硝酸钡生成沉淀，钡离子和硫酸根离子反应生成硫酸钡沉淀，说明一定含有SO₄^2-，含有SO₄^2-离子就一定不含Ba²⁺离子；
气体A连续氧化生成D和E，则A为NO，D为NO₂，E为HNO₃，说明溶液中含有还原性离子，一定为Fe²⁺，一定不含NO₃^-离子；
溶液B中加入过量NaOH溶液，生成气体F，则F为NH₃，说明溶液中含有NH₄⁺；
溶液H中溶于CO₂气体，生成沉淀K，则K为Al（OH）₃，L为NaOH和NaAlO₂，说明溶液中含有Al³⁺；
不能确定是否含有的离子Fe³⁺，检验用硫氰化钾溶液，取少量X溶液放在试管中，加入几滴KSCN，溶液变红色说明有Fe³⁺，反之无 Fe³⁺；
故答案为：SO₄^2-、Al³⁺、Fe²⁺、NH₄⁺；Fe³⁺；⑤；
（2）溶液B中加入过量NaOH溶液，生成气体F，NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O，Fe²⁺离子被氧化为Fe³⁺，加入NaOH溶液后生成Fe（OH）₃，溶液H中溶于CO₂气体，生成沉淀K，则K为Al（OH）₃，L为NaOH和NaAlO₂，说明溶液中含有Al³⁺；实验中，可以观察到反应②的现象是无色一氧化氮变为红棕色二氧化氮气体，
故答案为：NH₃；Fe（OH）₃；Al（OH）₃；气体由无色变红棕色；
（3）步骤①在强酸性溶液中加入过量硝酸钡，钡离子和硫酸根离子反应生成硫酸钡沉淀，Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，二价铁离子具有还原性，硝酸具有氧化性，二价铁离子被硝酸氧化生成三价铁离子，硝酸被还原成一氧化氮，一氧化氮在空气中被氧化成红棕色的二氧化氮，
故答案为：Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓；3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（4）步骤③中，D为NO₂、H₂O、O₂三种物质恰好发生化合反应，二氧化氮中的氮为+4价，在水中，易被氧气氧化成+5价的氮，反应方程式为4NO₂+2H₂O+O₂=4HNO₃，则D、H₂O、O₂物质的量之比是4：2：1，故答案为：4：2：1．