Question

某强酸性溶液X中仅含有Ba^2＋、Al^3＋、NH₄^＋、Fe^2＋、Fe^3＋、CO₃^2－、SO₃^2－、SO₄^2－、Cl^－、NO₃^－中的一种或几种，取该溶液进行连续实验，实验过程如下：

根据以上信息，回答下列问题:

(1)仅根据上述连续实验不能确定溶液X中是否含有的阳、阴离子分别是_____________。

  若要用实验证明该阴离子是否存在，最可靠的化学方法是_____________。

(2)尽量用离子方程表达下列反应:

   ①中生成气体A:_____________。

   ②中生成溶液H:_____________。

   ③中产生的气体F遇氯气产生白烟:_____________。

(3)若②中所用氢氧化钠浓度为2mol/L，当加入l0 ml时开始产生沉淀，55 ml时沉淀的量达到最大值0.03 mol，继续滴加沉淀的量保持不变，随后再滴加沉淀部分溶解，到60ml时沉淀的量降为0.025 mol且保持不变，则原溶液中c（Fe²⁺）为___________mol/L、c（Fe³⁺）为___________mol/L、c（Cl^-）为___________mol/L。(若有些离子不存在，请填0 mol/L)

Answer 1

【知识点】离子反应 离子方程式的书写 电荷守恒用于计算B1  B3

【答案解析】（1）  Fe³⁺ 、Cl^-（2分） 取少量B溶液于试管中，向其中滴加AgNO₃溶液，若有白色沉淀生成，说明存在Cl^—，否则Cl^—不存在。（其它合理答案也可）。（2分）

（2） 3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-＝3Fe³⁺+NO↑+2H₂O （2分）
          Al³⁺ +4OH^—＝AlO₂^—+2H₂O（2分）

8NH₃+3Cl₂＝6 NH₄Cl+N₂（2分）

（3） 0.15  0.1  0.4  （各1分）

   解析：在强酸性溶液中一定不会存在CO₃^2-和SO₃^2-离子，加入过量硝酸钡生成沉淀，则该沉淀为BaSO₄沉淀，说明溶液中含有SO₄^2-离子，生成气体A，A连续氧化生成D和E，则A为NO，D为NO₂，E为HNO₃，说明溶液中含有还原性离子，一定为Fe²⁺离子，溶液B中加入过量NaOH溶液，生成气体F，则F为NH₃，说明溶液中含有NH₄⁺离子，溶液H中通入CO₂气体，生成沉淀I，则I为Al（OH）₃，H为NaAlO₂，说明溶液中含有Al³⁺离子。根据离子间的反应溶液中含有Fe²⁺离子就一定不含NO₃^-离子，含有SO₄^2-离子就一定不含Ba²⁺离子，不能确定是否含有的离子Fe³⁺和Cl^-，

(1)仅根据上述连续实验不能确定溶液X中是否含有的阳、阴离子分别是Fe³⁺和Cl^-，

  若要用实验证明该阴离子是否存在，最可靠的化学方法是：取少量B溶液于试管中，向其中滴加AgNO₃溶液，若有白色沉淀生成，说明存在Cl^—，否则Cl^—不存在。

(2)

   ①中生成气体A:3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-＝3Fe³⁺+NO↑+2H₂O 

   ②中生成溶液H:Al³⁺ +4OH^—＝AlO₂^—+2H₂O

   ③中产生的气体F遇氯气产生白烟:8NH₃+3Cl₂＝6 NH₄Cl+N₂

(3)根据3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO+2H₂O,利用NO的体积是112mL得Fe²⁺的物质的量为3×（112mL/22400mL）=0.015mol, c(Fe²⁺)=0.15mol/L；消耗的氢离子的物质的量为4×（112mL/22400mL）=0.02mol；过量的氢离子的物质的量为2mol/L×0.01L=0.02mol,

原100mLx溶液中c(H⁺)=（0.02+0.02）mol/0.1L=0.4mol/L

F为NH₃，所以c(NH₄⁺)=（112mL/22400mL)/0.1L=0.05mol/L；

溶液中C(Al³⁺)=(0.03-0.025)mol/0.1L=0.05mol/L;          

溶液中c(Fe³⁺)=0.025mol/0.1L-0.15mol/L=0.1mol/L;

溶液中c(SO₄^2-)=(9.32g/233g/mol)/0.1L=0.4mol;

利用电荷守恒得：0.4×1+0.15×2+0.05×1+0.05×3+0.1×3 =0.4×2+c（Cl^-）×1;解得c（Cl^-）=0.4mol/L

则原溶液中c（Fe²⁺）为0.15mol/L、c（Fe³⁺）为0.1mol/L、c（Cl^-）为0.4mol/L。

【思路点拨】本题以框图推断的形式考查了离子反应、离子方程式的书写、利用溶液中电荷守恒进行计算，（3）的计算繁琐，溶液因丢落离子而导致错误出现，分析需严谨。