Question

某强酸性溶液X中含有Ba²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、Fe^2＋、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，实验过程如下：

（1）上述离子中，溶液X中除H^＋外还一定含有的离子是                       ，不能确定的阴离子是             ，若要用实验证明该离子存在，其化学方法是                           ；

（2）写出下列反应的离子方程式：

①中生成气体A：                                                  ，

②生成沉淀I：                                                  。

（3）假设测定A、F、I均为0.01mol，10mL X溶液中n（H^＋）＝0.06mol，且不能确定含有的离子只有一种。当X溶液中不能确定离子是_________，沉淀C物质的量___________。

Answer

（1）Al3+、NH4+、Fe2＋、SO42—（2分），Cl—、（1分），取少量X溶液放在试管中，加入硝酸酸化的硝酸银溶液，产生白色沉淀（1分）

（2）①3Fe2＋+NO3－+4H＋＝3Fe3++NO↑+2H2O（2分） ②AlO2－+CO2+2H2O＝Al(OH)3↓+HCO3－（2分）

（3）Fe3+（1分），＞0.08mol（1分）或者Cl－（1分），＜0.08mol（1分）

【解析】

试题分析：（1）在强酸性溶液中一定不会存在CO32-和SO32-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，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SO42-离子就一定不含Ba2+离子，不能确定是否含有的离子是Fe3+和Cl-，检验Cl－存在的方法是取少量X溶液放在试管中，加入几滴AgNO3溶液，产生白色沉淀，说明有Cl-。所以答案为Al3+、NH4+、Fe2＋、SO42—；Cl-；取少量X溶液放在试管中，加入硝酸酸化的硝酸银溶液，产生白色沉淀。

（2）①Fe2+离子被氧化为Fe3+离子，同时生成NO气体，离子方程式为3Fe2＋+NO3－+4H＋＝3Fe3++NO↑+2H2O；

②H为NaOH和NaAlO2混合物，通入过量二氧化碳后，先与NaOH溶液反应，再和NaAlO2溶液反应产生Al(OH)3沉淀，发生的反应为AlO2－+CO2+2H2O＝Al(OH)3↓+HCO3－，

（3）A、F、I均为0.01mol，10mL X溶液中n（H+）=0.06mol，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+）+n(H＋)=2n（SO42-），n（SO42-）=（2×0.03mol+3×0.01mol+0.01mol+0.06mol）÷2=0.08mol，当沉淀C物质的量＞0.08mol时一定含有Fe3+离子，反之，＜0.08mol时，含有Cl-离子。

【考点定位】考查离子的推断

【名师点睛】利用离子反应进行物质的推断是推断题中的一种重要题型，它既考查了常见离子的典型性质，又考查了学生的推断能力。这类试题常将物质拆分为离子，通过实验并根据其现象推断出相关物质。解答的关键是依据题目表述的现象和离子的性质。初步推出可能的物质，然后逐步分析，从而得出正确的结果。解题时要遵循以下几个原则：

①肯定性原则：根据实验现象推出溶液中肯定存在或肯定不存在的离子（记住几种常见的有色离子：Fe2＋、Fe3＋、Cu2＋、MnO4-、CrO4-、Cr2O72-）；

②互斥性原则：当利用题给实验现象判断出一定有某种离子存在时，应立即运用已有的知识，将不能与之共存的离子排除掉，从而判断出一定没有哪种离子；

③电中性原则：任何溶液中，阴阳离子所带电荷总数是守恒的，即溶液呈电中性。这个隐含条件往往不被人注意，从而造成在离子推断中漏选或错选。如题中各种阳离子一一被排除后，根据电中性的特点，最后剩余的那种阳离子肯定有；反之亦然；

④进出性原则，在进行离子检验时，往往要加入试剂，这样就会引入新的杂质，原溶液中是否存在该种离子就无法判断，如加入过量的BaCl2 溶液时，过量的离子（Ba2＋、Cl－）将影响对原溶液中是否有Ba2＋或Cl－的判断产生干扰；还会有一些离子随实验过程中的变化而消失（如原溶液中的AlO2-在过量酸条件下转化为Al3＋），可能对后续的检验造成干扰。

在作推断结果时，应该考虑三个方面，即肯定存在的离子，肯定不存在的离子，不能判定存在与否的离子。并且这三个方面的离子应是相互独立的，任何一种离子只能出现一次，不能重复出现。当然有的题目中不一定三种情况都需要回答，但分析问题时都应该考虑到。