Question

13．某地区的雾霾中含有如下可溶性无机离子：Na⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Al³⁺、SO₄^2-、NO₃^-、Cl^-．
收集该地区的雾霾，经必要的预处理后得试样溶液，取适量该试样溶液进行如下实验：

已知：3NO₃^-+8Al+5OH^-+2H₂O$\stackrel{△}{→}$3NH₃+8AlO₂^-
根据以上实验操作与现象，回答下列问题：
（1）气体X的分子式为NH₃；沉淀1的主要成分是Mg（OH）₂、BaSO₄（填化学式）．
（2）生成沉淀2的离子方程式有两个，分别是Ba²⁺+2OH^-+CO₂=BaCO₃↓+H₂O、2AlO₂^-+3H₂O+CO₂=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-．
（3）第④步发生反应，每产生5.6L标准 状况下的气体X，转移电子的物质的量为2mol．

Answer 1

分析 试样溶液中加入过量Ba（OH）₂并加热，生成的气体X，该气体X是NH₃，则试样中含有NH₄⁺；向滤液中通入CO₂，得到溶液2、沉淀2，溶液2中加入Al，3NO₃^-+8Al+5OH^-+2H₂O$\stackrel{△}{→}$3NH₃+8AlO₂^-，生成气体X，该气体是NH₃，根据已知条件知，溶液2中含有NO₃^-，根据元素守恒知，原溶液中含有NO₃^-；滤液1中通入CO₂，得到沉淀2，向沉淀2中加入酸，沉淀溶解并放出气体，说明沉淀2是碳酸钡等难溶性碳酸盐；沉淀1加入酸后，沉淀部分溶解，硫酸钡不溶于酸，说明原来溶液中含有SO₄^2-，能和过量Ba（OH）₂反应生成能溶于酸的沉淀，根据离子知，该沉淀为Mg（OH）₂，所以溶液中含有Mg ²⁺，结合题给选项分析解答．

解答 解：试样溶液中加入过量Ba（OH）₂并加热，生成的气体X，该气体X是NH₃，则试样中含有NH₄⁺；向滤液中通入CO₂，得到溶液2、沉淀2，溶液2中加入Al，NO₃^-+A1+OH^-+H₂O→NH₃↑+[Al（OH）₄]^-，生成气体X，该气体是NH₃，根据已知条件知，溶液2中含有NO₃^-，根据元素守恒知，原溶液中含有NO₃^-；滤液1中通入CO₂，得到沉淀2，向沉淀2中加入酸，沉淀溶解并放出气体，说明沉淀2是碳酸钡等难溶性碳酸盐；沉淀1加入酸后，沉淀部分溶解，硫酸钡不溶于酸，说明原来溶液中含有SO₄^2-，能和过量Ba（OH）₂反应生成能溶于酸的沉淀，根据离子知，该沉淀为Mg（OH）₂，所以溶液中含有Mg ²⁺，
（1）试样溶液中加入过量Ba（OH）₂并加热，生成的气体X是NH₃；生成的沉淀1为Mg（OH）₂、BaSO₄；
故答案为：NH₃；Mg（OH）₂、BaSO₄；
（2）滤液1中通入CO₂，得到沉淀2，向沉淀2中加入酸，沉淀溶解并放出气体，离子方程式为BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O，沉淀2是碳酸钡等难溶性碳酸盐，也有可能是试样中存在Al³⁺，在过量的Ba（OH）₂中反应生成AlO₂^-，通入CO₂后生成Al（OH）₃沉淀，反应的离子方程式为：2AlO₂^-+3H₂O+CO₂=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-；
故答案为：BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O；2AlO₂^-+3H₂O+CO₂=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-；
（3）第④步发生反应为3NO₃^-+8Al+5OH^-+2H₂O$\stackrel{△}{→}$3NH₃+8AlO₂^-，每当生成3mol氨气，转移24mol电子，每产生5.6L标准状况下的气体NH₃即0.25mol，转移电子为2mol，
故答案为：2mol．

点评 本题考查了物质的推断，明确物质的性质及特殊反应现象是解本题关键，根据物质的溶解性、物质的性质及题给信息来分析解答，题目难度中等．