Question

7．某强酸性溶液X含有Ba²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、CO₃^2-、SO₃^2-、SO₄^2-、Cl^-、NO₃^-中的一种或几种，取该溶液进行连续实验，实验内容如下：

根以上信息，回答下列问题：
（1）Fe在元素周期表中的位置第四周期第Ⅷ族
（2）上述离子中，溶液X中除H⁺外还肯定含有的离子是Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-，不能确定是否含有的离子（Q）是Fe³⁺、Cl^-，若要确定该Q（若不止一种，可任选一种）不存在，最可靠的化学方法是取原溶液少量于试管中，滴加硝酸酸化的硝酸银溶液，若产生白色沉淀则证明存在Cl^-或取原溶液少量于试管中，滴加KSCN溶液，若变红，则证明存在Fe³⁺（写出一种即可）．
（3）沉淀G的化学式为Fe（OH）₃．
（4）写出有关离子方程式：
①中生成A3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O．  ②AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（5）假设测定A、F、I均为0.01mol，10mL X溶液中n（H⁺）=0.04mol，当沉淀C物质的量＜0.07mol，表明Q离子一定是Cl^-．

Answer 1

分析 在强酸性溶液中一定不会存在CO₃^2-和SO₃^2-离子，加入过量硝酸钡生成沉淀，则该沉淀为BaSO₄沉淀，说明溶液中含有SO₄^2-离子，生成气体A，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⁺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⁺离子，溶液H中溶于CO₂气体，生成沉淀I，则I为Al（OH）₃，H为NaAlO₂，说明溶液中含有Al³⁺离子，溶液中含有Fe²⁺离子，就一定不含NO₃^-离子，含有SO₄^2-离子就一定不含Ba²⁺离子，不能确定是否含有的离子Fe³⁺和Cl^-，以此解答（1）到（4）题，根据溶液电中性解答（5）题．

解答 解：（1）铁的核电荷数26，核外有四个电子层，位于元素周期表第四周期第Ⅷ族，故答案为：第四周期第Ⅷ族；
（2）在强酸性溶液中一定不会存在CO₃^2-和SO₃^2-离子，加入过量硝酸钡生成沉淀，则该沉淀为BaSO₄沉淀，说明溶液中含有SO₄^2-离子，生成气体A，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⁺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⁺离子，溶液H中溶于CO₂气体，生成沉淀I，则I为Al（OH）₃，H为NaOH和NaAlO₂，说明溶液中含有Al³⁺离子，溶液中含有Fe²⁺离子，就一定不含NO₃^-离子，含有SO₄^2-离子就一定不含Ba²⁺离子，不能确定是否含有的离子Fe³⁺和Cl^-，检验方法是取少量X溶液放在试管中，加入几滴KSCN，溶液不变红色说明无Fe³⁺； 或者取少量B溶液放在试管中，加入几滴AgNO₃溶液，无白色沉淀说明无Cl^-，滴加KSCN溶液，若变红，则证明存在Fe³⁺，故答案为：Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-；Fe³⁺、Cl^-；取原溶液少量于试管中，滴加硝酸酸化的硝酸银溶液，若产生白色沉淀则证明存在Cl^-或取原溶液少量于试管中，滴加KSCN溶液，若变红，则证明存在Fe³⁺（写出一种即可）；
（3）Fe²⁺离子被氧化为Fe³⁺离子，加入NaOH溶液后生成Fe（OH）₃，故答案为：Fe（OH）₃；  
（4）①Fe²⁺离子被氧化为Fe³⁺离子，反应的离子方程式为3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；故答案为：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
②H为NaOH和NaAlO₂混合物，通入过量二氧化碳后分别发生的反应为：CO₂+OH^-=HCO₃^-，AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案为：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（5）A、F、I均为0.01mol，10mL X溶液中n（H⁺）=0.04mol，根据反应3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，可知离子为0.03mol，根据溶液电中性可知：2n（Fe²⁺）+3n（Al³⁺）+n（NH₄⁺）=2n（SO₄^2-），n（SO₄^2-）=$\frac{2×0.03mol+3×0.01mol+0.01mol+0.04mol}{2}$=0.07mol，当沉淀C物质的量＞0.07mol时一定含有Fe³⁺离子，反之，含有Cl^-离子，即当沉淀C物质的量n＜0.07mol，表明氯离子一定存在，故答案为：Cl^-．

点评 本题为考查离子组推断题，题目具有一定难度，本题解答时一定要紧扣反应现象，推断各离子存在的可能性，本题易错点为（5）题，注意溶液电中性的利用．