Question

某強酸性溶液X中僅含有Ba²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、CO₃^2-、SO₃^2-、SO₄^2-、Cl^-、NO₃^-中的一種或幾種，取該溶液進行連續(xù)實驗，實驗過程如下：

根據(jù)以上信息，回答下列問題：
（1）僅根據(jù)上述連續(xù)實驗不能確定溶液X中是否含有的陽、陰離子分別是

 

．
（2）用離子方程表達下列反應：
①中生成氣體A：

 

．
②中生成溶液H：

 

．
（3）若②中所用氫氧化鈉濃度為2mol/L，當加入l0ml時開始產(chǎn)生沉淀，55ml時沉淀的量達到最大值0.03mol，繼續(xù)滴加沉淀的量保持不變，隨后再滴加沉淀部分溶解，到60ml時沉淀的量降為0.025mol且保持不變，則原溶液中c（Fe²⁺）為

 

mol/L、c（Fe³⁺）為

 

mol/L、c（Cl^-）為

 

mol/L．（若有些離子不存在，請?zhí)?mol/L）

Answer 1

考點：常見離子的檢驗方法

專題：

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C為BaSO₄，說明溶液中含有SO₄^2-離子，根據(jù)硫酸鋇的質(zhì)量可以計算硫酸根離子的物質(zhì)的量，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，根據(jù)NO的體積可以計算亞鐵離子的量，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-、SO₃^2-離子；加入過量硝酸鋇生成沉淀，則該沉淀C9.32g為BaSO₄，說明溶液中含有SO₄^2-離子，根據(jù)硫酸鋇的質(zhì)量可以計算硫酸根離子的物質(zhì)的量為

9.32g

233g/mol

=0.04mol，濃度是

0.04mol

0.1L

=0.4mol/L，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，根據(jù)NO的體積可以計算亞鐵離子的量，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⁺離子物質(zhì)的量是0.005mol，濃度是0.05mol/L，
；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^-，
（1）根據(jù)以上分析可知，溶液中不能確定的陽離子為Fe³⁺，溶液中不能確定的陰離子為Cl^-，故答案為：Fe³⁺、Cl^-；
（2）①中得到的氣體A是NO，F(xiàn)e²⁺離子被氧化為Fe³⁺離子，NO₃^-離子被還原為NO氣體，反應的離子方程式為：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
②H是偏鋁酸鈉溶液，鋁離子與過量氫氧化鈉的反應，生成偏鋁酸根離子和水，離子方程式是Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案為：Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（3）根據(jù)反應：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，得到112mL0.005molNO，F(xiàn)e²⁺的物質(zhì)的量是0.015mol，所以原溶液中c（Fe²⁺）=

0.015mol

0.1L

=0.15mol/L，加入氫氧化鈉是60ml時，沉淀的量降為0.025mol，即氫氧化鐵的物質(zhì)的量是0.025mol，根據(jù)鐵元素守恒，所以Fe³⁺的物質(zhì)的量是0.01mol，所以原溶液中c（Fe³⁺）=

0.01mol

0.1L

=0.1mol/L，硫酸根離子的物質(zhì)的量為

9.32g

233g/mol

=0.04mol，濃度是

0.04mol

0.1L

=0.4mol/L，NH₄⁺離子物質(zhì)的量是0.005mol，濃度是0.05mol/L，Al³⁺的物質(zhì)的量是0.005mol，濃度是0.05mol/L，
2c（Fe²⁺）+3c（Fe³⁺）+3c（Al³⁺）+c（NH₄⁺）=（2×0.15+3×0.1+3×0.05+0.05）mol/L=0.8mol/L，2c（SO₄^2-）=0.8mol/L，所以c（Cl^-）為0，
故答案為：0.15； 0.1；0．

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(zhì)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．