Question

某强酸性溶液X中仅含有Ba²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、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               ，若要用实验证明该阴离子是否存在，最可靠的化学方法是                  。

（2）气体F遇氯气产生白烟，写出此反应的化学方程式                   。

（3）若②中所用氢氧化钠浓度为2mol/L，当加入l0mL时开始产生沉淀，55mL时沉淀的量达到最大值0.03mol，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0.025mol且保持不变，则原溶液中c（Fe^2＋）为           mol/L、c（Fe³⁺）为         mol/L、c（Cl^－）为          mol/L。（若有些离子不存在，请填0mol/L）

Answer

（1）Fe3+、Cl－；取少量B溶液于试管中，向其中滴加AgNO3溶液，若有白色沉淀生成，说明存在Cl－，否则Cl－不存在

（2）8NH3+3Cl2=6 NH4Cl+N2

（3）0.15；0.1；0.4

【解析】

试题分析：强酸性溶液中一定不会存在CO32-、SO32-离子；加入过量硝酸钡生成沉淀，则该沉淀C9.32g为BaSO4，说明溶液中含有SO42-离子，根据硫酸钡的质量可以计算硫酸根离子的物质的量为=0.04mol，浓度是0.04mol/0.1L=0.4mol/L，生成气体A，A连续氧化生成D和E，则A为NO，D为NO2，E为HNO3，说明溶液中含有还原性离子，则一定为Fe2+离子，根据NO的体积可以计算亚铁离子的量，溶液B中加入过量NaOH溶液，沉淀G只为Fe（OH）3，生成气体F，则F为NH3，112mL氨气的物质的量是0.005mol，根据氮元素守恒，溶液中含有NH4+离子物质的量是0.005mol，浓度是0.05mol/L；溶液H中通入CO2气体，生成沉淀I，则I为Al（OH）3，H为NaOH和NaAlO2，说明溶液中含有Al3+离子，再根据离子共存知识，溶液中含有Fe2+离子，则一定不含NO3-离子，含有SO42-离子就一定不含Ba2+离子，不能确定是否含有的离子Fe3+和Cl-。

（1）根据以上分析可知，溶液中不能确定的阳离子为Fe3+，溶液中不能确定的阴离子为Cl-；检验氯离子的方法为：取少量B溶液于试管中，向其中滴加AgNO3溶液，若有白色沉淀生成，说明存在Cl-，否则Cl-不存在。故答案为：Fe3+、Cl-；取少量B溶液于试管中，向其中滴加AgNO3溶液，若有白色沉淀生成，说明存在Cl-，否则Cl-不存在；

（2）F为NH3，氨气与氯气发生反应生成氯化铵和氮气，反应的化学方程式为：8NH3+3Cl2=6 NH4Cl+N2。故答案为：8NH3+3Cl2=6 NH4Cl+N2；

（3）根据反应：3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O，得到112mL0.005molNO，Fe2+的物质的量是0.015mol，所以原溶液中c（Fe2+）=0.015mol/0.1L=0.15mol/L；加入氢氧化钠是60ml时，沉淀的量降为0.025mol，即氢氧化铁的物质的量是0.025mol，根据铁元素守恒，所以Fe3+的物质的量是0.01mol，所以原溶液中c（Fe3+）=0.01mol/0.1L=0.1mol/L；硫酸根离子的物质的量为=0.04mol，浓度是0.04mol/0.1L=0.4mol/L；NH4+离子物质的量是0.005mol，浓度是0.05mol/L，Al3+的物质的量是0.005mol，浓度是0.05mol/L，根据反应：3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O，可知参加反应H+为0.005mol×4=0.02mol，加入氢氧化钠消耗H+为0.01L×2mol/L=0.02mol，故原溶液中H+为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（SO42-）=0.8mol/L，原溶液中含有Cl-，根据电荷守恒：c（Cl-）=c（H+）=0.04mol/0.1L=0.4mol/L。故答案为：0.15； 0.1；0.4。

考点：考查常见离子的检验方法

【名师点睛】本题考查了常见阴阳离子的检验、无机推断，题目难度中等，注意掌握常见离子的性质及检验方法，（3）为难点、易错点，注意溶液电中性知识在化学计算中的应用方法，试题充分考查了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力。在强酸性溶液中一定不会存在CO32-、SO32-离子；加入过量硝酸钡生成沉淀，则该沉淀C为BaSO4，说明溶液中含有SO42-离子，根据硫酸钡的质量可以计算硫酸根离子的物质的量，生成气体A，A连续氧化生成D和E，则A为NO，D为NO2，E为HNO3，说明溶液中含有还原性离子，则一定为Fe2+离子，根据NO的体积可以计算亚铁离子的量，溶液B中加入过量NaOH溶液，沉淀G只为Fe（OH）3，生成气体F，则F为NH3，说明溶液中含有NH4+离子；溶液H中通入CO2气体，生成沉淀I，则I为Al（OH）3，H为NaOH和NaAlO2，说明溶液中含有Al3+离子，再根据离子共存知识，溶液中含有Fe2+离子，则一定不含NO3-离子，含有SO42-离子就一定不含Ba2+离子，不能确定是否含有的离子Fe3+和Cl-，以此进行解答。