Question

某溶液A中可能含有NO₃^-、CO₃^2-、SO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺、Fe²⁺、Al³⁺、Fe³⁺中的几种离子，且溶液中各离子的物质的量浓度均为0.1 mol/L。现取100 mL该溶液A进行如下实验：

实验1：向该溶液中逐滴滴入过量的(NH₄)₂CO₃溶液，产生白色沉淀B，并有无色气泡产生。

实验2：静置后，再向溶液中加入过量Ba(OH)₂溶液，加热，仍然存在白色沉淀C，并有无色气泡产生。

实验3：静置后，继续向溶液中加入Cu片和过量的盐酸，仍然存在白色沉淀D，溶液变蓝色，并有气泡E产生。

(1)白色沉淀C的成分为________(填化学式)；气体E的成分为______(写名称)。

(2)实验1中发生反应的离子方程式为______________。

(3)实验3中发生所有反应的离子方程式为__________。

(4)溶液A中__________(填“一定”“可能”或“一定不”)存在NH₄⁺，理由是_________。

Answer

BaSO4、BaCO3 一氧化氮、二氧化碳 2Al3++3CO32－+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑ BaCO3+2H+=Ba2++CO2↑+H2O 3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O 一定不；由实验过程可确定溶液A中一定不存在CO32-、SO32-、Fe2+、Fe3+，一定存在Al3+、NO3-、SO42-，因Al3+、NO3-、SO42-三种离子已经满足电荷守恒，所以一定不存在NH4+。

【解析】

某溶液A中可能含有NO3-、CO32-、SO32-、SO42-、NH4+、Fe2+、Al3+、Fe3+中的几种离子，且溶液中各离子的物质的量浓度均为0.1 mol/L。

实验1：向该溶液中逐滴滴入过量的(NH4)2CO3溶液，生成的无色气体为CO2，生成的白色沉淀B是CO32-和溶液中的弱碱阳离子相互促进水解生成的，由于生成的沉淀为白色，故此弱碱阳离子为Al3+，溶液中一定存在Al3+，不存在CO32-、SO32-，还能说明溶液中不含有生成带颜色沉淀的离子Fe2+、Fe3+；

实验2：静置后，再向溶液中加入过量Ba(OH)2溶液，加热，生成的无色气体为NH3，由于实验1加入的过量的(NH4)2CO3溶液能引入NH4+，故不能确定原溶液中是否含有NH4+；实验1加入的过量(NH4)2CO3溶液引入CO32-，故生成的白色沉淀C一定含BaCO3，可能含有BaSO4；

实验3：静置后，继续向溶液中加入Cu片和过量的盐酸，溶液变蓝色，说明生成了Cu2+，则溶液中存在NO3-，此时，BaCO3溶解生成气体CO2，白色沉淀D为BaSO4，气体E为NO和CO2，然后进行分析解答。

综上分析可知，溶液中一定不存在CO32-、SO32-、Fe2+、Fe3+，一定存在0.1 mol/LAl3+、0.1 mol/L NO3-，由于溶液必须显电中性，故溶液中一定含0.1 mol/L SO42-。

(1)由上分析，白色沉淀C的成分为BaSO4、BaCO3；气体E为一氧化氮、二氧化碳；

(2)CO32-和Al3+相互促进水解，生成Al(OH)3沉淀和CO2气体，反应的离子方程式为2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑；

(3)实验3中白色沉淀C的成分BaCO3与盐酸发生复分解反应：BaCO3+2H+=Ba2++CO2↑+H2O；在酸性条件下Cu与溶液中的NO3-、H+会发生氧化还原反应：3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O；

(4)由实验过程可确定溶液A中一定不存在CO32-、SO32-、Fe2+、Fe3+，一定存在Al3+、NO3-、SO42-，因Al3+、NO3-、SO42-三种离子已经满足电荷守恒，所以一定不存在NH4+。