Question

15．某強酸性溶液X中可能含有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，實驗過程如圖：

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Fe³⁺、Cl^-（填離子符號），
能證明該陰離子是否存在的簡單實驗操作為取少量溶液X，滴加足量的Ba（NO₃）₂溶液，靜置，取上層清液，滴加硝酸酸化的AgNO₃溶液，若有白色沉淀產(chǎn)生，則存在Cl^-，若無白色沉淀產(chǎn)生，則不存在Cl^-．
（2）①中生成氣體A的離子方程式為3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O．
（3）若②中所用氫氧化鈉的濃度為2mol/L，當(dāng)加入l0mL時開始產(chǎn)生沉淀，55mL時沉淀的量達到最大值為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（Fe³⁺）為0.1mol/L、c（Cl^-）為0.4mol/L（若有些離子不存在，請?zhí)睢?”）．

Answer 1

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$\frac{9.32g}{233g/mol}$=0.04mol，濃度是$\frac{0.04mol}{0.1L}$=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NH₃，112mL氨氣的物質(zhì)的量是0.005mol，根據(jù)氮元素守恒，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^-，取少量溶液X，滴加足量的Ba（NO₃）₂溶液，靜置，取上層清液，滴加硝酸酸化的AgNO₃溶液，若有白色沉淀產(chǎn)生，則存在Cl^-，若無白色沉淀產(chǎn)生，則不存在Cl^-，
故答案為：Fe³⁺、Cl^-；取少量溶液X，滴加足量的Ba（NO₃）₂溶液，靜置，取上層清液，滴加硝酸酸化的AgNO₃溶液，若有白色沉淀產(chǎn)生，則存在Cl^-，若無白色沉淀產(chǎn)生，則不存在Cl^-；
（2）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(yīng)的離子方程式為：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案為：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（3）根據(jù)反應(yīng)：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⁺）=$\frac{0.015mol}{0.1L}$=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⁺）=$\frac{0.01mol}{0.1L}$=0.1mol/L，硫酸根離子的物質(zhì)的量為$\frac{9.32g}{233g/mol}$=0.04mol，濃度是$\frac{0.04mol}{0.1L}$=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，
根據(jù)反應(yīng)：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，可知參加反應(yīng)H⁺為0.005mol×4=0.02mol，加入氫氧化鈉消耗H⁺為0.01L×2mol/L=0.02mol，故原溶液中H⁺為0.02mol+0.02mol=0.04mol，由于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，原溶液中含有Cl^-，根據(jù)電荷守恒，c（Cl^-）=c（H⁺）=$\frac{0.04mol}{0.1L}$=0.4mol/L，
故答案為：0.1；0.4．

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(xué)計算中的應(yīng)用方法，試題充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識的能力．