Question

某100mL溶液中僅含下表中的5種離子（不考慮水的電離及離子的水解），且各離子的物質的量均為0.1mol．

陰離子	SO42-、NO3-、Cl-
陽離子	Fe3+、Fe2+、NH4+、Cu2+、Al3+

①若向溶液中加入KSCN溶液，無明顯變化
②若向溶液中加入過量的鹽酸，有氣體生成，溶液中陰離子種類不變
③若向溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成．
試回答下列問題：
（1）原溶液中所含陽離子是（寫離子符號，后同）

Fe²⁺、Cu²⁺

，陰離子是

NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-

．
（2）若向原溶液中加入足量NaOH溶液，充分反應后靜置一段時間，過濾、洗滌、灼燒，最終所得固體的質量是

16g

．
（3）向原溶液中加入足量鹽酸后，發生反應的離子方程式是

3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O

．
（4）用排水法收集所產生的氣體并使氣體恰好充滿容器，仍將容器倒置于水槽中，再向容器中通入

560

mLO₂（氣體體積均指標準狀況），能使溶液充滿該容器．此時容器內溶液的物質的量濃度為

0.045或

1

22.4

mol/L．

Answer 1

分析：若向溶液中加入KSCN溶液，無明顯變化，說明原溶液中不含Fe³⁺；若向溶液中加入過量的鹽酸，有氣體生成，溶液中陰離子種類不變，說明原溶液中含有Cl^-，該氣體只能是NO，說明含有具有氧化性的NO₃^-和還原性的Fe²⁺，若向溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，說明原溶液中含有SO₄^2-，各離子的物質的量均為0.1mol，根據電荷守恒可知還應含有Cu²⁺，若向原溶液中加入足量的NaOH溶液，充分反應后過濾，洗滌，灼燒至恒重，得到的固體是氧化鐵和氧化銅，根據鐵原子、銅原子守恒計算固體質量，根據反應3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O的離子方程式計算相關物理量．

解答：解：（1）若向溶液中加入KSCN溶液，無明顯變化，說明原溶液中不含Fe³⁺；若向溶液中加入過量的鹽酸，有氣體生成，溶液中陰離子種類不變，說明原溶液中含有Cl^-，該氣體只能是NO，說明含有具有氧化性的NO₃^-和還原性的Fe²⁺，若向溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，說明原溶液中含有SO₄^2-，各離子的物質的量均為0.1mol，根據電荷守恒可知還應含有Cu²⁺，所以原溶液中所含陽離子是Fe²⁺、Cu²⁺；陰離子是NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-，
故答案為：Fe²⁺、Cu²⁺；NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-；
（2）原溶液中所含陽離子是Fe²⁺、Cu²⁺，若向原溶液中加入足量的NaOH溶液，充分反應后過濾，洗滌，灼燒至恒重，得到的固體是CuO、Fe₂O₃，根據題意各離子的物質的量均為0.1mol可知m（CuO）=0.1mol×80g/mol=8g，m（Fe₂O₃）=

1

2

×0.1mol×160g/mol=8g，所得固體的質量為8g+8g=16g，
故答案為：16g；
（3）加入鹽酸，具有氧化性的NO₃^-和還原性的Fe²⁺發生氧化還原反應，反應的離子方程式為3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案為：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（4）3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O
     3mol      1mol     1mol
     0.1mol             n（NO）
n（NO）=

0.1

3

mol，
    4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃
  4mol  3mol    4mol

0.1

3

mol n（O₂）   n（HNO₃）
n（O₂）=

0.1

3

mol×

3

4

=

0.1

4

mol，
V（O₂）=

0.1

4

mol×22.4×1000mL/mol=560mL，
 n（HNO₃）═

0.1

4

mol，
容器體積=V（NO）=

0.1

3

mol×22.4L/mol=

0.1

3

×22.4L，
此時容器內溶液的物質的量濃度為

0.1 3 mol

0.1 3 ×22.4L

=

1

22.4

mol/L=0.045mol/L，
故答案為：560；0.045或

1

22.4

．

點評：本題考查物質的檢驗、鑒別以及方程式的有關計算，題目難度中等，解答本題的關鍵是把我有關反應的化學方程式的書寫．