Question

2．某無色溶液X，由K⁺、Ba²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、AlO₂^-、CO₃^2-、SO₄^2-中的若干種離子組成，取溶液進(jìn)行如圖實(shí)驗(yàn)：

（1）氣體A的成分是CO₂（填化學(xué)式，下同），氣體B的成分是NH₃．
（2）確定溶液中沒有Al³⁺的理由是CO₃^2-與Al³⁺發(fā)生雙水解反應(yīng)．
（3）分別寫出形成白色沉淀甲和氣體B的離子方程式Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑、OH^-+NH₄⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O．
（4）通過上述實(shí)驗(yàn)，可確定X溶液中一定存在的離子是K⁺、CO₃^2-、AlO₂^-，尚未確定是否存在的離子是SO₄^2-，只要設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的后續(xù)實(shí)驗(yàn)就可以確定該離子是否存在，該方法是在沉淀乙中加足量的稀鹽酸，若沉淀全部溶解則說明只有BaCO₃，則溶液中不存在SO₄^2-，若不能全部溶解，說明是BaCO₃和BaSO₄的混合物，則溶液中一定含有SO₄^2-．

Answer 1

分析 無色溶液中一定不存在有色的Fe³⁺；X中進(jìn)入過量鹽酸后生成氣體A，氣體A只能為CO₂，則X中一定含有CO₃^2-，根據(jù)離子共存，則一定不存在Ba²⁺、Al³⁺、Fe³⁺；溶液Ⅰ中進(jìn)入過量碳酸氫銨溶液后生成氣體A、白色沉淀甲和溶液Ⅱ，說明碳酸氫根離子與鋁離子發(fā)生雙水解反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和二氧化碳?xì)怏w，則白色沉淀甲為氫氧化鋁沉淀，原溶液中一定存在AlO₂^-；溶液Ⅱ中含有碳酸氫根離子、銨根離子，進(jìn)入過量氫氧化鋇溶液后生成的氣體B為NH₃，白色沉淀乙中一定含有BaCO₃，可能含有BaSO₄，根據(jù)溶液電中性可知，原溶液中一定含有K⁺，據(jù)此進(jìn)行解答．

解答 解：無色溶液中一定不存在有色的Fe³⁺；X中進(jìn)入過量鹽酸后生成氣體A，氣體A只能為CO₂，則X中一定含有CO₃^2-，根據(jù)離子共存，則一定不存在Ba²⁺、Al³⁺、Fe³⁺；溶液Ⅰ中進(jìn)入過量碳酸氫銨溶液后生成氣體A、白色沉淀甲和溶液Ⅱ，說明碳酸氫根離子與鋁離子發(fā)生雙水解反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和二氧化碳?xì)怏w，則白色沉淀甲為氫氧化鋁沉淀，原溶液中一定存在AlO₂^-；溶液Ⅱ中含有碳酸氫根離子、銨根離子，進(jìn)入過量氫氧化鋇溶液后生成的氣體B為NH₃，白色沉淀乙中一定含有BaCO₃，可能含有BaSO₄，根據(jù)溶液電中性可知，原溶液中一定含有K⁺，
（1）根據(jù)分析可知，氣體A為CO₂，氣體B的成分是NH₃，
故答案為：CO₂；NH₃；
（2）溶液中存在CO₃^2-，而CO₃^2-與Al³⁺發(fā)生雙水解反應(yīng)，則原溶液中一定不存在Al³⁺，
故答案為：CO₃^2-與Al³⁺發(fā)生雙水解反應(yīng)；
（3）白色沉淀甲為氫氧化鋁，氨氣B為氨氣，反應(yīng)的離子的方程式為：Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑、OH^-+NH₄⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O，
故答案為：Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑；OH^-+NH₄⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O；
（4）根據(jù)分析可知，溶液中一定存在的離子為：K⁺、CO₃^2-、AlO₂^-；
溶液中一定含有碳酸根離子，也可能含有SO₄^2-，所以加過量的氫氧化鋇生成白色沉淀一定含有碳酸鋇，可能有硫酸鋇，確定是否含有SO₄^2-的方法為：在沉淀乙中加足量的稀鹽酸，若沉淀全部溶解則說明只有BaCO₃，則溶液中不存在SO₄^2-，若不能全部溶解，說明是BaCO₃和BaSO₄的混合物，則溶液中一定含有SO₄^2-，
故答案為：K⁺、CO₃^2-、AlO₂^-；在沉淀乙中加足量的稀鹽酸，若沉淀全部溶解則說明只有BaCO₃，則溶液中不存在SO₄^2-，若不能全部溶解，說明是BaCO₃和BaSO₄的混合物，則溶液中一定含有SO₄^2-．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了常見離子的檢驗(yàn)方法，題目難度中等，明確常見離子的性質(zhì)及檢驗(yàn)方法為解答關(guān)鍵，試題知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及邏輯推理能力．