Question

有一包粉末可能含有K⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Cl⁻、SO₄²⁻、CO₃²⁻中的若干种，现进行以下实验：

①取少量固体，加入稀硝酸搅拌，固体全部溶解，没有气体放出；

②向①溶液中加入一定量Ba(OH)₂溶液，生成有色沉淀，过滤后在滤液中加入稀硝酸酸化，然后滴入AgNO₃溶液，有白色沉淀生成；

③取②中的有色沉淀加入足量的稀盐酸后，沉淀全部溶解；

④重新取少量固体加入适量蒸馏水搅拌后，固体全部溶解，得到澄清溶液；

⑤向④的溶液中加入氨水使溶液呈碱性，有沉淀生成，过滤。往得到的沉淀中加入过量的NaOH溶液，沉淀减少。

(1)根据上述实验，这包粉末中一定不含有的离子是______，肯定含有的离子是______，不能确定是否含有的离子______。可通过______(填实验方法)来进一步确定该离子。

(2)步骤⑤中发生反应的离子方程式是______；______；______。

Answer

SO42−、CO32− Fe3+、Al3+、Cl− K+ 焰色反应 Fe3++3NH3⋅H2O═Fe(OH)3↓+3NH4+ Al3++3NH3⋅H2O═Al(OH)3↓+3NH4+ Al(OH)3+OH−═AlO2−+2H2O

【解析】

有一包粉末可能含有K+、Fe3+、Al3+、Cl−、SO42−、CO32−中的若干种，由实验①取少量固体，加入稀硝酸搅拌，固体全部溶解，没有气体放出，则溶液中一定不含CO32-；

②向①溶液中加入一定量Ba(OH)2溶液，生成有色沉淀，则溶液中一定含有Fe3+，可能含有SO42-；过滤后，在滤液中滴入AgNO3溶液，有白色沉淀生成，则溶液中含有Cl-；

③取②中的有色沉淀加入足量的稀盐酸后，沉淀全部溶解，由于硫酸钡不溶于盐酸，因此溶液中一定不含SO42-；

④重新取少量固体加入适量蒸馏水搅拌后，固体全部溶解，得到澄清溶液；

⑤向④的溶液中加入氨水使溶液呈碱性，有沉淀生成，过滤，往得到的沉淀中加入过量的NaOH溶液，沉淀减少但不完全溶解，因氢氧化铝溶于强碱，氢氧化铁不能，则说明溶液中含有Fe3+、Al3+；

通过以上分析可知，溶液中一定含有Fe3+、Al3+、Cl-；一定不含有CO32-、SO42-；不能确定溶液中是否含有K+，以此来解答。

(1)根据上述分析可知：这包粉末中一定不含有的离子是CO32-、SO42-；肯定含有的离子是Fe3+、Al3+、Cl-；不能确定是否含有的离子是K+，由于钾元素焰色反应为浅紫色(透过蓝色钴玻璃观察)，因此要确定溶液中是否含有K+，可通过焰色反应判断；

(2)由于溶液中含有Fe3+、Al3+、Cl-，向该溶液在加入氨水，Fe3+与氨水反应生成氢氧化铁沉淀，离子反应方程式为：Fe3++3NH3⋅H2O═Fe(OH)3↓+3NH4+；Al3+与氨水反应生成氢氧化铝沉淀，离子反应方程式为：Al3++3NH3⋅H2O═Al(OH)3↓+3NH4+，往过滤后的沉淀中滴加NaOH溶液，由于Al(OH)3是两性氢氧化物，能够溶于强碱，所以Al(OH)3与NaOH反应生成偏铝酸钠和水，反应的离子反应方程式为：Al(OH)3+OH−═AlO2−+2H2O。