Question

某强酸性溶液X，含有Ba²⁺、Al³⁺、SiO₃^2-、NH₄⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、CO₃^2-、SO₄^2-、NO₃^-中的一种或几种离子，取溶液进行连续实验，能实现如下转化：

依据以上信息，回答下列问题：
（1）上述离子中，溶液X中肯定含有的是：______，不能肯定的是：______．对不能确定是否存在的离子，可以另取X溶液于一支试管中，选择下列试剂中的一种加入X溶液中根据现象就可判断，则该试剂是：______
 ①NaOH溶液    ②酚酞试剂     ③石蕊试剂    ④pH试纸    ⑤KSCN溶液    ⑥KMnO₄溶液
（2）气体F的化学式为：______，沉淀G的化学式为：______，沉淀K的化学式为：______，实验中，可以观察到反应②的现象是：______．
（3）写出步骤①所有发生反应的离子方程式______、______．
（4）要使步骤③中，D、H₂O、O₂三种物质恰好发生化合反应，则D、H₂O、O₂物质的量之比是：______．

Answer

（1）在强酸性溶液中一定不会存在CO32-和SiO32-离子，加入过量硝酸钡生成沉淀，则该沉淀C为BaSO4沉淀，说明溶液中含有SO42-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，强酸性溶液中就一定不含NO3-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K，则K为Al（OH）3，L为NaAlO2，说明溶液中含有Al3+离子，不能确定是否含有的离子Fe3+，检验用硫氰化钾溶液；
（2）溶液B中加入过量NaOH溶液，生成气体F，则F为NH3；Fe2+离子被氧化为Fe3+离子，加入NaOH溶液后生成Fe（OH）3；一氧化氮为无色，二氧化氮为红棕色气体；
（3）钡离子和硫酸根离子反应生成沉淀；二价铁离子被硝酸氧化生成三价铁离子，自身被还原成一氧化氮；
（4）二氧化氮和氧气和水发生氧化还原反应，根据反应方程式解答．
【解析】
（1）在强酸性溶液中氢离子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水，硅酸根离子和氢离子反应生成硅酸沉淀，所以一定不会存在CO32-和SiO32-离子；
加入过量硝酸钡生成沉淀，钡离子和硫酸根离子反应生成硫酸钡沉淀，说明一定含有SO42-，含有SO42-离子就一定不含Ba2+离子；
气体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+，一定不含NO3-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+；
溶液H中溶于CO2气体，生成沉淀K，则K为Al（OH）3，L为NaOH和NaAlO2，说明溶液中含有Al3+；
不能确定是否含有的离子Fe3+，检验用硫氰化钾溶液，取少量X溶液放在试管中，加入几滴KSCN，溶液变红色说明有Fe3+，反之无 Fe3+；
故答案为：SO42-、Al3+、Fe2+、NH4+；Fe3+；⑤；
（2）溶液B中加入过量NaOH溶液，生成气体F，NH4++OH-=NH3↑+H2O，Fe2+离子被氧化为Fe3+，加入NaOH溶液后生成Fe（OH）3，溶液H中溶于CO2气体，生成沉淀K，则K为Al（OH）3，L为NaOH和NaAlO2，说明溶液中含有Al3+；实验中，可以观察到反应②的现象是无色一氧化氮变为红棕色二氧化氮气体，
故答案为：NH3；Fe（OH）3；Al（OH）3；气体由无色变红棕色；
（3）步骤①在强酸性溶液中加入过量硝酸钡，钡离子和硫酸根离子反应生成硫酸钡沉淀，Ba2++SO42-=BaSO4↓，二价铁离子具有还原性，硝酸具有氧化性，二价铁离子被硝酸氧化生成三价铁离子，硝酸被还原成一氧化氮，一氧化氮在空气中被氧化成红棕色的二氧化氮，
故答案为：Ba2++SO42-=BaSO4↓；3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O；
（4）步骤③中，D为NO2、H2O、O2三种物质恰好发生化合反应，二氧化氮中的氮为+4价，在水中，易被氧气氧化成+5价的氮，反应方程式为4NO2+2H2O+O2=4HNO3，则D、H2O、O2物质的量之比是4：2：1，故答案为：4：2：1．