Question

某強酸性溶液X中可能含有NH₄⁺、Fe²⁺、Al³⁺、CO₃^2-、SO₄^2-、Cl^-、NO₃^-中的若干種．某研究性學習小組為探究溶液X的組成，進行如下實驗（其中Y為無色無味的氣體）：

回答下列問題：
（1）溶液X中肯定存在的離子有

 

．
（2）寫出生成氣體A的離子方程式

 

．
（3）寫出向溶液E中通入少量Y時一定發(fā)生的離子方程式

 

．
（4）則溶液中可能存在的離子

 

．
（5）由沉淀F在KOH溶液中與KClO反應(yīng)可制得一種新型、高效、多功能水處理劑．已知該水處理劑是一種含氧酸鹽，取3.96g該鹽溶于水，滴加適量稀硫酸后，再加入0.04mol鐵粉，恰好完全反應(yīng)生成Fe²⁺．向反應(yīng)后的溶液加入一定量的KOH溶液至剛好將Fe²⁺沉淀完全，過濾，將沉淀充分加熱后得到0.03mol Fe₂O₃．將濾液在一定條件下蒸發(fā)可得到一種純凈的不含結(jié)晶水的含氧酸的正鹽（不是復鹽）Z，測得其物質(zhì)的量為0.08mol．
①Z的化學式為

 

，水處理劑的摩爾質(zhì)量為

 

．
②完成并配平下列方程式：

 

 

+

 

KClO+

 

KOH→

 

 

+

 

KCl+

 

H₂O．

Answer 1

考點：無機物的推斷,氧化還原反應(yīng)方程式的配平,物質(zhì)的檢驗和鑒別的實驗方案設(shè)計

專題：物質(zhì)檢驗鑒別題

分析：在強酸性溶液中一定不會存在CO₃^2-，溶液X中加入過量硝酸鋇生成沉淀，則該沉淀為BaSO₄沉淀，說明溶液中含有SO₄^2-離子，生成氣體A，A應(yīng)為NO，說明溶液中含有還原性離子，一定為Fe²⁺離子，則溶液中不能存在NO₃^-；溶液B中加入過量NaOH溶液，生成氣體D，則D為NH₃，說明溶液中含有NH₄⁺離子，沉淀F為Fe（OH）₃，溶液E中通入Y（CO₂氣體）生成沉淀G，則G中一定含碳酸鋇，可能含Al（OH）₃，則E可能為NaAlO₂，溶液H為NaHCO₃，綜上說明溶液中含有陽離子為NH₄⁺、Fe²⁺，一定含陰離子為SO₄^2-，一定不含CO₃^2-、NO₃^-離子，不能確定是否含有Al³⁺、Cl^-，以此來解答．

解答： 解：在強酸性溶液中一定不會存在CO₃^2-，溶液X中加入過量硝酸鋇生成沉淀，則該沉淀為BaSO₄沉淀，說明溶液中含有SO₄^2-離子，生成氣體A，A應(yīng)為NO，說明溶液中含有還原性離子，一定為Fe²⁺離子，則溶液中不能存在NO₃^-；溶液B中加入過量NaOH溶液，生成氣體D，則D為NH₃，說明溶液中含有NH₄⁺離子，沉淀F為Fe（OH）₃，溶液E中通入Y（CO₂氣體）生成沉淀G，則G中一定含碳酸鋇，G可能含Al（OH）₃，則E可能為NaAlO₂，溶液H為NaHCO₃，綜上說明溶液中含有陽離子為NH₄⁺、Fe²⁺，一定含陰離子為SO₄^2-，一定不含CO₃^2-、NO₃^-離子，不能確定是否含有Al³⁺、Cl^-，
（1）由上述分析可知，X中含離子為NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-，故答案為：NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-；
（2）生成氣體A的離子方程式為3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，故答案為：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（3）向溶液E中通入少量Y時一定發(fā)生的離子方程式Ba²⁺+2OH^-+CO₂═BaCO₃↓+H₂O，故答案為：Ba²⁺+2OH^-+CO₂═BaCO₃↓+H₂O；
（4）由上述分析可知，溶液中可能存在的離子為Cl^-、Al³⁺，故答案為：Cl^-、Al³⁺；
（5）沉淀F為Fe（OH）₃，沉淀充分加熱后得到0.03mol Fe₂O₃，n（Fe）=0.06mol；滴加適量稀硫酸后，再加入0.04mol鐵粉，恰好完全反應(yīng)生成Fe²⁺，則鹽中含n（Fe）=0.02mol，蒸發(fā)可得到一種純凈的不含結(jié)晶水的含氧酸的正鹽（不是復鹽）Z，由元素守恒可知，Z為K₂SO₄，測得其物質(zhì)的量為0.08mol，含K⁺的物質(zhì)的量為0.16mol，反應(yīng)后的溶液加入一定量的KOH溶液至剛好將Fe²⁺沉淀完全，則消耗的KOH為0.06mol×2=0.12mol，則水處理劑含K⁺的物質(zhì)的量為0.16mol-0.12mol=0.04mol，水處理劑是一種含氧酸鹽，是由F被KClO氧化生成，則含+6價Fe，含氧酸根離子應(yīng)為FeO₄^2-，該鹽為K₂FeO₄，其物質(zhì)的量為

0.04mol

2

=0.02mol，
①由上述分析可知，Z為K₂SO₄，水處理劑的摩爾質(zhì)量為

3.96g

0.02mol

=198g/mol，故答案為：K₂SO₄；198 g/mol；
②Fe（OH）₃具有還原性，KClO具有氧化性，F(xiàn)e元素的化合價由+3價升高為+6價，Cl元素的化合價由+1價降低為-1價，最小公倍數(shù)為6，由電子守恒和原子守恒可知，該反應(yīng)為2Fe（OH）₃+3KClO+4KOH═2K₂FeO₄+3KCl+5H₂O，故答案為：2；Fe（OH）₃；3；4；2；K₂FeO₄；3；5．

點評：本題考查無機物的推斷，為高頻考點，把握離子的反應(yīng)及守恒法推斷X中的離子及利用計算推斷（5）中的水處理劑為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與計算能力、推斷能力的綜合考查，（5）為解答的難點，題目難度較大．