Question

某無色溶液X，由Na⁺、Ag⁺、Ba²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、AlO₂^-、CO₃^2-、SO₄^2-中的若干種離子組成，取該溶液進行如下實驗：

（1）氣體A的成分是

CO₂

（填化學式，下同），氣體B的成分是

NH₃

．
（2）寫出步驟①發(fā)生反應的所有離子方程式

CO₃^2-+2H⁺═H₂O+CO₂↑

．
（3）寫出步驟②形成白色沉淀甲的離子方程式

AlO₂^-+4H⁺═Al³⁺+2H₂O，Al³⁺+3HCO₃^-═Al（OH）₃↓+3CO₂↑

．
（4）通過上述實驗，可確定X溶液中一定存在的離子是

CO₃^2-，AlO₂^-，Na⁺

，尚未確定是否存在的離子是

SO₄^2-

，只要設計一個簡單的后續(xù)實驗就可以確定該離子是否存在，該方法是

向所得沉淀乙中滴加足量的稀硝酸，若沉淀不完全溶解，則證明含有SO₄^2-

．

Answer 1

分析：溶液呈無色，則不含F(xiàn)e³⁺，加入過量鹽酸只產(chǎn)生氣體，則一定含有CO₃^2-，不含Ag⁺，反應后溶液呈酸性，加入過量碳酸氫銨溶液，生成氣體和白色沉淀，則發(fā)生反應應為：Al³⁺+3HCO₃^-═Al（OH）₃↓+3CO₂↑，則原溶液中含有AlO₂^-，則一定不含Ba²⁺、Al³⁺、Fe³⁺，因這些離子與AlO₂^-發(fā)生相互促進的水解而不能大量共存，根據(jù)溶液電中性原則，一定含有Na⁺，最后加入過量氫氧化鋇溶液，因之前加入的碳酸氫銨過量，則生成的白色沉淀可能為BaCO₃，不能確定SO₄^2-是否存在．

解答：解：溶液呈無色，則不含F(xiàn)e³⁺，加入過量鹽酸只產(chǎn)生氣體，則一定含有CO₃^2-，不含Ag⁺，反應后溶液呈酸性，加入過量碳酸氫銨溶液，生成氣體和白色沉淀，則發(fā)生反應應為：Al³⁺+3HCO₃^-═Al（OH）₃↓+3CO₂↑，則原溶液中含有AlO₂^-，則一定不含Ba²⁺、Al³⁺、Fe³⁺，因這些離子與AlO₂^-發(fā)生相互促進的水解而不能大量共存，根據(jù)溶液電中性原則，一定含有Na⁺，最后加入過量氫氧化鋇溶液，因之前加入的碳酸氫銨過量，則生成的白色沉淀可能為BaCO₃，不能確定SO₄^2-是否存在．
（1）氣體A的成分是CO₂，所涉及反應有：CO₃^2-+2H⁺═H₂O+CO₂↑，Al³⁺+3HCO₃^-═Al（OH）₃↓+3CO₂↑，氣體B為NH₃，所涉及反應為：NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O，故答案為：CO₂；NH₃；
（2）溶液加入過量鹽酸只產(chǎn)生氣體，則一定含有CO₃^2-，發(fā)生反應為：CO₃^2-+2H⁺═H₂O+CO₂↑，故答案為：CO₃^2-+2H⁺═H₂O+CO₂↑；
（3）溶液中含有AlO₂^-，加入過量鹽酸發(fā)生反應：AlO₂^-+4H⁺═Al³⁺+2H₂O，加入過量碳酸氫銨溶液，生成氣體和白色沉淀，則發(fā)生反應應為：Al³⁺+3HCO₃^-═Al（OH）₃↓+3CO₂↑，故答案為：AlO₂^-+4H⁺═Al³⁺+2H₂O，Al³⁺+3HCO₃^-═Al（OH）₃↓+3CO₂↑；
（4）由以上分析可知，X溶液中一定存在的離子是CO₃^2-，AlO₂^-，Na⁺，因最后加入過量氫氧化鋇溶液，因之前加入的碳酸氫銨過量，則生成的白色沉淀可能為BaCO₃，不能確定SO₄^2-是否存在，可向所得沉淀乙中滴加足量的稀硝酸，若沉淀不完全溶解，則證明含有SO₄^2-，
故答案為：CO₃^2-，AlO₂^-，Na⁺；SO₄^2-；向所得沉淀乙中滴加足量的稀硝酸，若沉淀不完全溶解，則證明含有SO₄^2-．

點評：本題考查常見離子的檢驗及離子組成分的確定，題目難度中等，注意常見離子的檢驗方法，把握有關(guān)離子的性質(zhì)，會書寫反應的離子的方程式．