Question

某100mL溶液中仅含下表中的5种离子（不考虑水的电离及离子的水解），且各离子的物质的量均为0.1mol．

阴离子	SO4^2-、NO3^-、Cl^-
阳离子	Fe^3+、Fe^2+、NH4^+、Cu^2+、Al^3+

①若向溶液中加入KSCN溶液，无明显变化
②若向溶液中加入过量的盐酸，有气体生成，溶液中阴离子种类不变
③若向溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成．
试回答下列问题：
（1）原溶液中所含阳离子是（写离子符号，后同）______，阴离子是______．
（2）若向原溶液中加入足量NaOH溶液，充分反应后静置一段时间，过滤、洗涤、灼烧，最终所得固体的质量是______．
（3）向原溶液中加入足量盐酸后，发生反应的离子方程式是______．
（4）用排水法收集所产生的气体并使气体恰好充满容器，仍将容器倒置于水槽中，再向容器中通入______mLO₂（气体体积均指标准状况），能使溶液充满该容器．此时容器内溶液的物质的量浓度为______mol/L．

Answer

若向溶液中加入KSCN溶液，无明显变化，说明原溶液中不含Fe3+；若向溶液中加入过量的盐酸，有气体生成，溶液中阴离子种类不变，说明原溶液中含有Cl-，该气体只能是NO，说明含有具有氧化性的NO3-和还原性的Fe2+，若向溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成，说明原溶液中含有SO42-，各离子的物质的量均为0.1mol，根据电荷守恒可知还应含有Cu2+，若向原溶液中加入足量的NaOH溶液，充分反应后过滤，洗涤，灼烧至恒重，得到的固体是氧化铁和氧化铜，根据铁原子、铜原子守恒计算固体质量，根据反应3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O的离子方程式计算相关物理量．
【解析】
（1）若向溶液中加入KSCN溶液，无明显变化，说明原溶液中不含Fe3+；若向溶液中加入过量的盐酸，有气体生成，溶液中阴离子种类不变，说明原溶液中含有Cl-，该气体只能是NO，说明含有具有氧化性的NO3-和还原性的Fe2+，若向溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成，说明原溶液中含有SO42-，各离子的物质的量均为0.1mol，根据电荷守恒可知还应含有Cu2+，所以原溶液中所含阳离子是Fe2+、Cu2+；阴离子是NO3-、Cl-、SO42-，
故答案为：Fe2+、Cu2+；NO3-、Cl-、SO42-；
（2）原溶液中所含阳离子是Fe2+、Cu2+，若向原溶液中加入足量的NaOH溶液，充分反应后过滤，洗涤，灼烧至恒重，得到的固体是CuO、Fe2O3，根据题意各离子的物质的量均为0.1mol可知m（CuO）=0.1mol×80g/mol=8g，m（Fe2O3）=×0.1mol×160g/mol=8g，所得固体的质量为8g+8g=16g，
故答案为：16g；
（3）加入盐酸，具有氧化性的NO3-和还原性的Fe2+发生氧化还原反应，反应的离子方程式为3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O，
故答案为：3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O；
（4）3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O
     3mol      1mol     1mol
     0.1mol             n（NO）
n（NO）=mol，
    4NO+3O2+2H2O=4HNO3
  4mol  3mol    4mol
mol n（O2）   n（HNO3）
n（O2）=mol×=mol，
V（O2）=mol×22.4×1000mL/mol=560mL，
 n（HNO3）═mol，
容器体积=V（NO）=mol×22.4L/mol=×22.4L，
此时容器内溶液的物质的量浓度为=mol/L=0.045mol/L，
故答案为：560；0.045或．