Question

17．已知有一强酸性溶液X可能含有铁离子、亚铁离子、钡离子、铝离子、铵根离子、碳酸根离子、硝酸根离子、氯离子、碳酸根离子和亚硫酸根离子．用X溶液连续进行探究，实验步骤如下

根据以上信息，回答下列问题：
（1）沉淀G的化学方程式为Fe（OH）₃．
（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⁺和Cl^-．
（3）假设生成的A、F、I均为0.01mol，10mLX溶液中n（H⁺）=0.04mol，且不能确定含有的离子（Q）只有一种，则当沉淀C的物质的量＞0.07mol时，表明Q离子一定是Fe³⁺（或＜0.07mol，Cl^-）．
（4）反应①中生成气体A的离子方程式是3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O．
（5）反应②中方向反应的化学方程式是NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃．
（6）500时，将0.3molF气体置于某容器为1L的密闭容器中，在一定条件下达到平衡，测得平衡体系中有0.1molF，则容器平衡时的压强是起始时的$\frac{5}{3}$倍；此时若再向容器中加入0.3molF，则平衡向正反应方向移动，F的转化率减小（填“增大”“减小”或“不变”）．

Answer 1

分析 在强酸性溶液中一定不会存在CO₃^2-、SO₃^2-离子；加入过量硝酸钡生成沉淀，则该沉淀为BaSO₄，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，则一定为Fe²⁺离子；溶液B中加入过量NaOH溶液，沉淀G只为Fe（OH）₃，生成气体F，则F为NH₃，说明溶液中含有NH₄⁺离子；溶液H中通入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，再根据离子共存知识，溶液中含有Fe²⁺离子，则一定不含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^-，以此进行解答．

解答 解：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连续被氧化生成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，沉淀G为Fe（OH）₃，生成气体F，则F为NH₃，说明溶液中含有NH₄⁺离子；溶液H中通入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^-，
（1）根据分析可知，沉淀G为Fe（OH）₃，故答案为：Fe（OH）₃；
（2）溶液中一定存在的离子为；Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-；不能确定的离子为Fe³⁺和Cl^-，
故答案为：Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-；Fe³⁺和Cl^-；
（3）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，可知亚铁离子为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X溶液中不能确定的离子是Fe³⁺，则硫酸根离子的物质的量大于0.07mol，生成沉淀C硫酸钡的物质的量大于0.07mol；
当X溶液中不能确定的离子为Cl^-，则硫酸根离子的物质的量小于0.07mol，生成沉淀C硫酸钡的物质的量小于0.07mol，
故答案为：＞0.07mol；Fe³⁺；（或＜0.07mol；Cl^-）；
（4）气体A为NO，Fe²⁺离子被氧化为Fe³⁺离子，NO₃^-离子被还原为NO气体，反应①的离子方程式为：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案为：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（5）H中NaAlO₂，沉淀I为氢氧化铝，偏铝酸根离子与二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀，反应②的化学方程式为：NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃，
故答案为：NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃；
（6）500时，将0.3molNH₃气体置于某容器为1L的密闭容器中，在一定条件下达到平衡，测得平衡体系中有0.1molNH₃，反应消耗了0.2mol氨气，根据反应2NH₃?N₂+3H₂可知，反应生成了0.1mol氮气、0.3mol氢气，反应达到平衡时气体的总物质的量为：0.1mol+0.1mol+0.3mol=0.5mol，容器容积固定，容器内压强与气体的物质的量成正比，则容器平衡时的压强是起始时的$\frac{0.5mol}{0.3mol}$=$\frac{5}{3}$倍；
此时若再向容器中加入0.3mol氨气，反应物浓度增大，则平衡向正反应方向移动；由于与原平衡相比，增大了压强，则最终氨气的转化率减小，
故答案为：$\frac{5}{3}$；减小．

点评 本题考查了常见阴阳离子的检验、无机推断，题目难度中等，注意掌握常见离子的性质及检验方法，（3）为难点、易错点，注意溶液电中性知识在化学计算中的应用方法，试题充分考查了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．