Question

17．已知有一強酸性溶液X可能含有鐵離子、亞鐵離子、鋇離子、鋁離子、銨根離子、碳酸根離子、硝酸根離子、氯離子、碳酸根離子和亞硫酸根離子．用X溶液連續(xù)進行探究，實驗步驟如下

根據(jù)以上信息，回答下列問題：
（1）沉淀G的化學方程式為Fe（OH）₃．
（2）上述離子中，溶液X中除H⁺外還肯定含有的離子是Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-；
不能確定是否含有的離子Q是Fe³⁺和Cl^-．
（3）假設生成的A、F、I均為0.01mol，10mLX溶液中n（H⁺）=0.04mol，且不能確定含有的離子（Q）只有一種，則當沉淀C的物質的量＞0.07mol時，表明Q離子一定是Fe³⁺（或＜0.07mol，Cl^-）．
（4）反應①中生成氣體A的離子方程式是3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O．
（5）反應②中方向反應的化學方程式是NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃．
（6）500時，將0.3molF氣體置于某容器為1L的密閉容器中，在一定條件下達到平衡，測得平衡體系中有0.1molF，則容器平衡時的壓強是起始時的$\frac{5}{3}$倍；此時若再向容器中加入0.3molF，則平衡向正反應方向移動，F(xiàn)的轉化率減小（填“增大”“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析 在強酸性溶液中一定不會存在CO₃^2-、SO₃^2-離子；加入過量硝酸鋇生成沉淀，則該沉淀為BaSO₄，說明溶液中含有SO₄^2-離子，生成氣體A，A連續(xù)氧化生成D和E，則A為NO，D為NO₂，E為HNO₃，說明溶液中含有還原性離子，則一定為Fe²⁺離子；溶液B中加入過量NaOH溶液，沉淀G只為Fe（OH）₃，生成氣體F，則F為NH₃，說明溶液中含有NH₄⁺離子；溶液H中通入CO₂氣體，生成沉淀I，則I為Al（OH）₃，H為NaOH和NaAlO₂，說明溶液中含有Al³⁺離子，再根據(jù)離子共存知識，溶液中含有Fe²⁺離子，則一定不含NO₃^-離子，含有SO₄^2-離子就一定不含Ba²⁺離子，不能確定是否含有的離子Fe³⁺和Cl^-，以此進行解答．

解答 解：強酸性溶液中一定不會存在CO₃^2-和SO₃^2-離子，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連續(xù)被氧化生成D和E，則A為NO，D為NO₂，E為HNO₃，說明溶液中含有還原性離子，一定為Fe²⁺離子，溶液B中加入過量NaOH溶液，沉淀G為Fe（OH）₃，生成氣體F，則F為NH₃，說明溶液中含有NH₄⁺離子；溶液H中通入CO₂氣體，生成沉淀I，則I為Al（OH）₃，H為NaOH和NaAlO₂，說明溶液中含有Al³⁺離子，溶液中含有Fe²⁺離子，就一定不含NO₃^-離子，含有SO₄^2-離子就一定不含Ba²⁺離子，不能確定是否含有的離子Fe³⁺和Cl^-，
（1）根據(jù)分析可知，沉淀G為Fe（OH）₃，故答案為：Fe（OH）₃；
（2）溶液中一定存在的離子為；Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-；不能確定的離子為Fe³⁺和Cl^-，
故答案為：Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-；Fe³⁺和Cl^-；
（3）A、F、I均為0.01mol，10mL X溶液中n（H⁺）=0.04mol，根據(jù)反應3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，可知亞鐵離子為0.03mol，根據(jù)溶液電中性可知：2n（Fe²⁺）+3n（Al³⁺）+n（NH₄⁺）=2n（SO₄^2-），n（SO₄^2-）=$\frac{2×0.03mol+3×0.01mol+0.01mol+0.04mol}{2}$=0.07mol，
當X溶液中不能確定的離子是Fe³⁺，則硫酸根離子的物質的量大于0.07mol，生成沉淀C硫酸鋇的物質的量大于0.07mol；
當X溶液中不能確定的離子為Cl^-，則硫酸根離子的物質的量小于0.07mol，生成沉淀C硫酸鋇的物質的量小于0.07mol，
故答案為：＞0.07mol；Fe³⁺；（或＜0.07mol；Cl^-）；
（4）氣體A為NO，F(xiàn)e²⁺離子被氧化為Fe³⁺離子，NO₃^-離子被還原為NO氣體，反應①的離子方程式為：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案為：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（5）H中NaAlO₂，沉淀I為氫氧化鋁，偏鋁酸根離子與二氧化碳反應生成氫氧化鋁沉淀，反應②的化學方程式為：NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃，
故答案為：NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃；
（6）500時，將0.3molNH₃氣體置于某容器為1L的密閉容器中，在一定條件下達到平衡，測得平衡體系中有0.1molNH₃，反應消耗了0.2mol氨氣，根據(jù)反應2NH₃?N₂+3H₂可知，反應生成了0.1mol氮氣、0.3mol氫氣，反應達到平衡時氣體的總物質的量為：0.1mol+0.1mol+0.3mol=0.5mol，容器容積固定，容器內(nèi)壓強與氣體的物質的量成正比，則容器平衡時的壓強是起始時的$\frac{0.5mol}{0.3mol}$=$\frac{5}{3}$倍；
此時若再向容器中加入0.3mol氨氣，反應物濃度增大，則平衡向正反應方向移動；由于與原平衡相比，增大了壓強，則最終氨氣的轉化率減小，
故答案為：$\frac{5}{3}$；減�。�

點評 本題考查了常見陰陽離子的檢驗、無機推斷，題目難度中等，注意掌握常見離子的性質及檢驗方法，（3）為難點、易錯點，注意溶液電中性知識在化學計算中的應用方法，試題充分考查了學生的分析、理解能力及靈活應用所學知識的能力．