Question

【題目】某強酸性溶液X可能含有Ba2+、Al3+、NH4+、Fe2+、Fe3+、CO32﹣、SO32﹣、SO42﹣、Cl﹣、NO3﹣一種或幾種，取該溶液進行連續實驗，實驗過程如下：根據以上信息，回答下列問題：

（1）僅根據上述連續實驗不能確定溶液X中是否含有的陽、陰離子分別是________________。為證明該陰離子是否存在，需要加入試劑__________________________（寫化學式）。

（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時開始產生沉淀，55ml時沉淀的量達到最大值0.03mol，繼續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(Cl﹣)為_____mol/L。(若離子不存在，請填0mol/L)

Answer 1

【答案】Fe3+、Cl—Ba(NO3)2 HNO3 AgNO33Fe2++4H++NO3﹣=3Fe3++NO↑+2H2OAl3++4OH﹣=AlO2﹣+2H2O0.150

【解析】

在強酸性溶液中一定不會存在CO32-和SO32-離子；加入過量硝酸鋇生成沉淀，則該沉淀為BaSO4沉淀，則溶液中含有SO42-離子；生成氣體A，A連續氧化生成D和E，則A為NO，D為NO2，E為HNO3；生成NO說明X溶液中含有還原性離子，則還原性離子為Fe2+離子；溶液B中加入過量NaOH溶液，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NaAlO2，則溶液中含有Al3+離子。強酸性溶液中含有Fe2+離子，就一定不含NO3-離子，含有SO42-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）在強酸性溶液中一定不會存在CO32-和SO32-離子，加入過量硝酸鋇生成沉淀，則該沉淀為BaSO4沉淀，則溶液中含有SO42-離子，生成氣體A，A連續氧化生成D和E，則A為NO，D為NO2，E為HNO3，則溶液中含有Fe2+離子；溶液B中加入過量NaOH溶液，生成氣體F，則F為NH3，溶液X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，則溶液中含有Al3+離子。酸性溶液中含有Fe2+離子，就一定不含NO3-離子，含有SO42-離子就一定不含Ba2+離子，不能確定是否含有的離子Fe3+和Cl-。檢驗是否含有Cl—，應該先加入Ba(NO3)2溶液排除酸化SO42-離子的干擾，再加入酸化的AgNO3溶液。（2）①反應是Fe2+離子被硝酸氧化為Fe3+離子，硝酸被還原為NO氣體，反應的離子方程式為3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O；②溶液B中Al3+離子與過量氫氧化鈉反應生成AlO2-，反應的離子方程式為Al3++4OH﹣=AlO2﹣+2H2O。（3）依據題給數據可知，生成9.32gBaSO4沉淀，說明X溶液中含有0.04molSO42-離子，生成112mlNH3, 溶液中含有NH4+離子物質的量是0.005mol，由生成112mlNO，結合離子方程式3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O可知溶液中含有Fe2+的物質的量是0.015mol，加入氫氧化鈉是60ml時，沉淀的量降為0.025mol，即氫氧化鐵的物質的量是0.025mol，根據鐵元素守恒，溶液中含有Fe3+的物質的量是0.01mol，沉淀質量由0.03mol降為0.025mol ，說明溶液中含有Al3+的物質的量是0.005mol，由電荷守恒可得：3n(Al3+)+3n(Fe3+)+2n(Fe2+)+n(NH4+)=2n(SO42-)+n(Cl﹣),則3×0.005mol+3×0.01mol+2×0.015mol+0.005mol=2×0.04mol+n(Cl﹣)，n(Cl﹣)=0mol，故100mlX溶液中c(Fe2+)為0.15mol/L，c(Cl﹣)為0mol/L。