Question

(12分)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_____________。

（2）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）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

(每空2分，共12分) （1） Fe3+ 、Cl-

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

（3）0.15 0.1 0.2

【解析】

试题分析：由于CO32－、SO32－会与H+发生反应，所以在强酸性溶液X中不可能含有CO32－、SO32－；向100ml的该溶液中加入过量的Ba(NO3)2溶液，产生白色沉淀C是BaSO4，n(BaSO4)=9.32g÷233g/mol=0.04mol；说明含有SO42－，由于SO42－与Ba2＋会发生沉淀反应不能大量共存，所以不含Ba2＋；向100ml的该溶液中加入过量的Ba(NO3)2溶液，产生气体A112ml，说明在溶液中含有还原性的离子Fe2＋，由于在酸性条件下，Fe2＋、H+、NO3-会发生反应不能大量共存，所以不含NO3-；反应产生的气体A是NO，根据电子转移守恒可得3Fe2++4H++NO3-＝3Fe3++NO↑+2H2O，n(NO)=0.112L÷22.4L/mol=0.005mol；则n(Fe2+)=0.015mol；NO与氧气发生反应变为D：NO2，NO2和水发生反应 产生E：HNO3；向溶液B中加入NaOH溶液，加热反应产生的气体F是NH3；则在原溶液中含有NH4＋，n(NH4＋)= 0.112L÷22.4L/mol =0.005mol；由于在原溶液中含有Fe2+被硝酸氧化形成Fe3+，则产生沉淀G含有Fe(OH)3;向所得的溶液中通入过量的CO2，产生沉淀I是Al(OH)3，在溶液H中含有AlO2-,则在原溶液中含有Al3＋；Al3+变为AlO2-的方程式是：Al3+ +4OH-＝AlO2-+2H2O。溶液J中含有NaHCO3、Ba(HCO3)2。终上所述可知在原溶液中一定含有的离子是：Al3＋、NH4＋、Fe2＋、SO42－，一定不含有的离子是NO3－、CO32－、SO32－、Ba2＋，不能确定是否存在的离子是Cl－、Fe3＋；（2）①中生成气体A的离子方程是3Fe2++4H++NO3-＝3Fe3++ NO↑+ 2H2O ；②中生成溶液H的离子方程式是Al3+ +4OH-＝AlO2-+2H2O；（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，n(H+)=2mol/L×0.01L=0.02mol；n(Fe3+)+n(Al3+)=0.03 mol， n(Al3+)=n(Al(OH)3)= 0.005mol，所以在溶液B中含有n(Fe3+)=0.025 mol，由于发生反应3Fe2++4H++NO3-＝3Fe3++NO↑+2H2O，n(NO)=0.112L÷22.4L/mol=0.005mol；则在原溶液中含有Fe2+的物质的量是：n(Fe2+)=0.015mol；则原溶液中含有Fe3+的物质的量是0.025 mol -0.015mol=0.01mol，则c（Fe2+）= n(Fe2+)÷V=0.015mol÷0.1L=0.15mol/L；c（Fe3+）=n(Fe3+)÷V=0.01mol÷0.1L=0.1mol/L;根据电荷守恒可确定在溶液中含有的Cl-的物质的量。1×n(Cl-)+2×n(SO42－) =1×n(H+)+ 3×n(Al3+)+ 3×n(Fe3+)+ 2×n(Fe2+)+ 1×n(NH4＋)。n(Cl-)+2×0.04mol=0.02mol+3×0.005mol+3×0.01mol+2×0.015mol+0.005mol，解得n(Cl-)= 0.02mol，所以c(Cl-)=0.02mol÷0.1L=0.2mol/L。

考点：考查溶液成分的确定、离子共存、离子方程式的书写的知识。