Question

某無色溶液，其中有可能存在的離子如下：Na⁺、Ag⁺、Ba²⁺、Al³⁺、AlO₂^-、S^2-、CO₃^2-、SO₃^2- 、SO₄^2-。現取該溶液進行有關實驗，實驗結果如下圖所示：

（1）沉淀甲是        ，生成沉淀的離子方程式                  。
（2）沉淀乙是        ，由溶液甲生成沉淀乙的離子方程式                。
（3）沉淀丙是                      。
（4）綜合上述信息，可以肯定存在的離子有                   。

Answer 1

(1)S;  2S^2-+SO₃^2－+6H⁺=3S↓+3H₂O
(2)Al(OH)₃; Al³⁺+3HCO=Al(OH)₃↓+3CO₂↑
(3)BaCO₃, 可能有BaSO₄;    在沉淀丙中加入足量鹽酸，若沉淀不能全部溶解，說明除BaCO₃外還有BaSO₄；若全部溶解，則僅有BaCO₃.
(4) S^2-、SO、AlO、Na⁺

本題的突破口是沉淀甲、乙、丙的成分，加入過量的氫溴酸生成淡黃色沉淀甲，回顧中學化學中常見的淡黃色物質有AgBr、S、Ag₃PO₄等。這里應該排除排除Ag₃PO₄的，關鍵甲是AgBr還是S？若是AgBr沉淀的話，由于Ag⁺與題干中的4種陰離子均不能大量共存，從而否決了Ag⁺。可知甲是S，顯然此處的S是溶液中S^2-和SO₃^2-在酸性條件下發生的歸中反應生成的。由此推出原溶液中存在S^2-和SO₃^2-。由于有SO₃^2-，所以一定不存在Ba²⁺、Fe³⁺。根據電中性原則，溶液中必須有陽離子，故一定存在Na⁺。氣體甲可能是HBr與過量的S^2-反應生成的H₂S，也可能是HBr與過量的SO₃^2-反應生成的SO₂，也可能是HBr與原溶液中可能存在的CO₃^2-反應生成的CO₂。過量的NH₄HCO₃中和多余的H⁺后，又反應生成白色沉淀乙，對照題干中的離子（Ag⁺、Ba²⁺、Fe³⁺都不存在），推出沉淀乙只可能是Al元素引起的Al(OH)₃沉淀，即HCO^3-與Al³⁺發生雙水解所造成的，而Al³⁺來自于AlO₂^-與過量的氫溴酸反應生成的，所以原溶液中一定存在AlO₂^-。氣體乙是HCO^3-與剩余的H⁺以及Al³⁺反應產生的，只能是CO₂。Ba(OH)₂與上步過量的NH₄HCO₃反應，生成白色沉淀丙，即BaCO₃沉淀，另外，也可能存在BaSO₄沉淀，但無法確定原溶液中是否含有CO₃^2-和SO₄^2-。氣體丙一定是NH₄⁺與過量的Ba(OH)₂反應生成的NH₃。
綜上所述，肯定存在的離子有：Na⁺、AlO₂^-、S²-、SO₃^2-；一定不存在的離子有：Ag⁺、Ba²⁺、Fe³⁺；可能存在的離子有：CO₃^2-、SO₄^2-。