Question

某强酸性溶液X可能含有Ba²⁺、Al³⁺、N、Fe²⁺、Fe³⁺、C、S、S、Cl^-、N、N中的一种或几种，取该溶液进行连续实验，实验过程如下：

根据以上信息，回答下列问题：
（1）上述离子中，溶液X中除H⁺外还肯定含有的离子是______，不能确定是否含有的离子（M）是______，若要确定该M（若不止一种，可任选一种）在溶液X中不存在，最可靠的化学方法是______．
（2）沉淀I的化学式为______，气体F的电子式为______．
（3）写出反应②的离子方程式：______．
（4）通常可以利用KClO在一定条件下氧化G来制备一种新型、高效、多功能水处理剂K₂FeO₄．请写出制备过程中的离子方程式______．
（5）假设测定A、F、I均为0.1mol，10mL X溶液中n（H⁺）=0.4mol，当沉淀C物质的量大于0.7mol时，溶液X中还一定含有______．

Answer 1

【答案】分析：强酸性溶液中一定不含CO₃^2-、SO₃^2-；NO₂^-、NO₃^-与Fe²⁺不能同时存在；转化关系中X溶液中加入过量硝酸钡生成气体沉淀和溶液，依据离子性质推断溶液中一定含Fe²⁺；酸性溶液中硝酸根离子具有强氧化性，得到气体A为NO，D为NO₂，E为HNO₃；沉淀C为硫酸钡，判断溶液中一定含SO₄^2-；根据离子共存判断原溶液中一定不含Ba²⁺；溶液B中一定含有Fe³⁺；B溶液和过量氢氧化钠反应生成气体、沉淀、溶液，推断原溶液中一定含NH₄⁺；生成的沉淀G是Fe（OH）₃；与碱反应生成的气体F为NH₃；溶液H通入过量二氧化碳生成沉淀，判断溶液H中含有AlO₂^-；证明原溶液中一定含有Al³⁺；沉淀J为Al（OH）₃；依据推断分析回答问题．
解答：解：题干中强酸性溶液中一定不含CO₃^2-、SO₃^2-；NO₂^-、NO₃^-与Fe²⁺不能同时存在；根据转化关系中X溶液中加入过量硝酸钡生成气体沉淀和溶液的反应，依据离子性质推断溶液中一定含Fe²⁺；酸性溶液中硝酸根离子具有强氧化性，得到气体A为NO，D为NO₂，E为HNO₃；沉淀C为硫酸钡，判断溶液中一定含SO₄^2-；根据离子共存判断原溶液中一定不含Ba²⁺；溶液B中一定含有Fe³⁺；B溶液和过量氢氧化钠反应生成气体、沉淀、溶液，推断原溶液中一定含NH₄⁺；生成的沉淀G是Fe（OH）₃；与碱反应生成的气体F为NH₃；溶液H通入过量二氧化碳生成沉淀，判断溶液H中含有AlO₂^-；证明原溶液中一定含有Al³⁺；沉淀I为Al（OH）₃；原溶液中一定含有Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-；一定不含Ba²⁺、Fe³⁺、CO₃^2-、SO₃^2-；NO₂^-、NO₃^-；可能含有的Fe³⁺、Cl^-；
（1）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Fe³⁺、Cl^-；确定溶液中不含有Fe³⁺、Cl^-的方法是：取少量X溶液于试管中，加入几滴KSCN溶液不变红色则说明无Fe³⁺；或取少量B溶液少许于试管中，加几滴AgNO3溶液，若无白色沉淀说明无Cl^-；
故答案为：Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-；取少量X溶液于试管中，加入几滴KSCN溶液不变红色则说明无Fe³⁺；或取少量B溶液少许于试管中，加几滴AgNO₃溶液，若无白色沉淀说明无Cl^-；
（2）沉淀I的化学式为：Al（OH）₃；气体F为氨气，电子式为，故答案为：Al（OH）₃；；
（3）反应②是过量二氧化碳和偏铝酸钠容易的反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，反应的离子方程式为：AlO₂^-+CO₂+H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案为：AlO₂^-+CO₂+H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（4）利用KClO在一定条件下氧化G（Fe（OH）₃）来制备一种新型、高效、多功能水处理剂K₂FeO₄；次氯酸根离子做氧化剂被还原生成氯离子，氢氧化铁被氧化为高铁酸根离子，反应的离子方程式为：3ClO^-+2Fe（OH）₃+4OH^-=3Cl^-+FeO₄^2-+5H₂O，
故答案为：3ClO^-+2Fe（OH）₃+4OH^-=3Cl^-+FeO₄^2-+5H₂O；
（5）假设测定A（NO）、F（NH₃）、I（Al（OH）₃）均为0.1mol，可知原溶液中n（Al³⁺）=0.1mol；n（NH₄⁺）=0.1mol，依据电子守恒可知Fe²⁺～Fe³⁺～e^-；NO₃^-～NO～3e^-；得到3Fe²⁺～NO；n（Fe²⁺）=0.3mol；10mL X溶液中n（H⁺）=0.4mol，当沉淀C（BaSO₄）物质的量大于0.7mol时，n（SO₄^2-）=0.7mol依据溶液中电荷守恒得到：正电荷=2[Fe²⁺]+3[Al³⁺]+[NH₄⁺]+[H⁺]=2×0.3+3×0.1+0.1+0.4=1.4；阴离子=2[SO₄^2-]=2×0.7=1.4；当沉淀C（BaSO₄）物质的量大于0.7mol时，溶液X中还一定含有Fe³⁺，
故答案为：Fe³⁺．
点评：本题考查了离子检验的方法应用，物质选择的分析判断，离子共存的应用，氧化还原反应的应用，主要是离子方程式的书写，电子式的书写，溶液电荷守恒的应用，题目难度中等．