Question

2．某无色溶液X，由K⁺、Ba²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、AlO₂^-、CO₃^2-、SO₄^2-中的若干种离子组成，取溶液进行如图实验：

（1）气体A的成分是CO₂（填化学式，下同），气体B的成分是NH₃．
（2）确定溶液中没有Al³⁺的理由是CO₃^2-与Al³⁺发生双水解反应．
（3）分别写出形成白色沉淀甲和气体B的离子方程式Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑、OH^-+NH₄⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O．
（4）通过上述实验，可确定X溶液中一定存在的离子是K⁺、CO₃^2-、AlO₂^-，尚未确定是否存在的离子是SO₄^2-，只要设计一个简单的后续实验就可以确定该离子是否存在，该方法是在沉淀乙中加足量的稀盐酸，若沉淀全部溶解则说明只有BaCO₃，则溶液中不存在SO₄^2-，若不能全部溶解，说明是BaCO₃和BaSO₄的混合物，则溶液中一定含有SO₄^2-．

Answer 1

分析 无色溶液中一定不存在有色的Fe³⁺；X中进入过量盐酸后生成气体A，气体A只能为CO₂，则X中一定含有CO₃^2-，根据离子共存，则一定不存在Ba²⁺、Al³⁺、Fe³⁺；溶液Ⅰ中进入过量碳酸氢铵溶液后生成气体A、白色沉淀甲和溶液Ⅱ，说明碳酸氢根离子与铝离子发生双水解反应生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳气体，则白色沉淀甲为氢氧化铝沉淀，原溶液中一定存在AlO₂^-；溶液Ⅱ中含有碳酸氢根离子、铵根离子，进入过量氢氧化钡溶液后生成的气体B为NH₃，白色沉淀乙中一定含有BaCO₃，可能含有BaSO₄，根据溶液电中性可知，原溶液中一定含有K⁺，据此进行解答．

解答 解：无色溶液中一定不存在有色的Fe³⁺；X中进入过量盐酸后生成气体A，气体A只能为CO₂，则X中一定含有CO₃^2-，根据离子共存，则一定不存在Ba²⁺、Al³⁺、Fe³⁺；溶液Ⅰ中进入过量碳酸氢铵溶液后生成气体A、白色沉淀甲和溶液Ⅱ，说明碳酸氢根离子与铝离子发生双水解反应生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳气体，则白色沉淀甲为氢氧化铝沉淀，原溶液中一定存在AlO₂^-；溶液Ⅱ中含有碳酸氢根离子、铵根离子，进入过量氢氧化钡溶液后生成的气体B为NH₃，白色沉淀乙中一定含有BaCO₃，可能含有BaSO₄，根据溶液电中性可知，原溶液中一定含有K⁺，
（1）根据分析可知，气体A为CO₂，气体B的成分是NH₃，
故答案为：CO₂；NH₃；
（2）溶液中存在CO₃^2-，而CO₃^2-与Al³⁺发生双水解反应，则原溶液中一定不存在Al³⁺，
故答案为：CO₃^2-与Al³⁺发生双水解反应；
（3）白色沉淀甲为氢氧化铝，氨气B为氨气，反应的离子的方程式为：Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑、OH^-+NH₄⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O，
故答案为：Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑；OH^-+NH₄⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O；
（4）根据分析可知，溶液中一定存在的离子为：K⁺、CO₃^2-、AlO₂^-；
溶液中一定含有碳酸根离子，也可能含有SO₄^2-，所以加过量的氢氧化钡生成白色沉淀一定含有碳酸钡，可能有硫酸钡，确定是否含有SO₄^2-的方法为：在沉淀乙中加足量的稀盐酸，若沉淀全部溶解则说明只有BaCO₃，则溶液中不存在SO₄^2-，若不能全部溶解，说明是BaCO₃和BaSO₄的混合物，则溶液中一定含有SO₄^2-，
故答案为：K⁺、CO₃^2-、AlO₂^-；在沉淀乙中加足量的稀盐酸，若沉淀全部溶解则说明只有BaCO₃，则溶液中不存在SO₄^2-，若不能全部溶解，说明是BaCO₃和BaSO₄的混合物，则溶液中一定含有SO₄^2-．

点评 本题考查了常见离子的检验方法，题目难度中等，明确常见离子的性质及检验方法为解答关键，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析、理解能力及逻辑推理能力．