Question

某强酸性溶液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             ，能证明该阴离子是否存在的简单实验操作为____            __。

（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（Fe²⁺）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﹣；取少量废水试样，滴加足量的Ba（NO3）2溶液，静置，取上层清液，滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，若有白色沉淀产生，则存在Cl﹣，若无白色沉淀产生，则不存在 ）

（2）① 3Fe2++4H++NO3﹣=3Fe3++NO↑+2H2O ②Al3++4OH﹣=AlO2﹣+2H2O ．

（3）0.15；0.1；0.4

【解析】

试题分析：根据题给信息知溶液呈强酸性，强酸性溶液中氢离子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水，与亚硫酸根反应生成二氧化硫和水，所以一定不会存在CO32-和SO32-离子；加入过量硝酸钡生成沉淀，钡离子和硫酸根离子反应生成硫酸钡沉淀，说明一定含有SO42-，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=0.4mol/L，含有SO42-离子就一定不含Ba2+离子；气体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，一定为Fe2+，则在酸性条件下一定不含NO3-离子；溶液B中加入过量NaOH溶液，生成气体F，则F为NH3，说明溶液中含有NH4+；溶液B中还有铁离子，加入氢氧化钠溶液生成红褐色沉淀氢氧化铁。由于溶液中一定含有亚铁离子，亚铁离子被氧化可以生成铁离子，所以原溶液中不一定含有铁离子；溶液H中通入CO2气体，生成沉淀K，则K为Al(OH)3，这说明溶液H中含有偏铝酸钠，所以原溶液中含有铝离子，与过量的氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，综上所述原溶液中一定含有Al3+、NH4+、Fe2+ 、SO42﹣，一定不含Ba2+、CO32﹣、SO32﹣、NO3﹣，不能确定的为Fe3+和Cl－，据此作答。因此转化④中产生H的离子方程式为Al3++4OHˉ＝AlO2ˉ+2H2O。

（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Fe3+、Cl﹣，溶液中一定含有SO42—，检验该溶液中是否含有Cl－，应防止硫酸根的干扰，能证明Cl－是否存在的简单实验操作为取少量废水试样，滴加足量的Ba（NO3）2溶液，静置，取上层清液，滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，若有白色沉淀产生，则存在Cl﹣，若无白色沉淀产生，则不存在 。

（2）①中Fe2＋和H＋、NO3—反应生成Fe3＋和NO，离子方程式为3Fe2++4H++NO3﹣=3Fe3++NO↑+2H2O，②中铝离子与过量氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水，离子方程式为Al3++4OH﹣=AlO2﹣+2H2O。

（3）根据反应：3Fe2++4H++NO3﹣=3Fe3++NO↑+2H2O 知生成标准状况下112Mlno,物质的量为0.005mol，Fe2+的物质的量是0.015mol，所以原溶液中c（Fe2+）=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+）0.1mol/L，硫酸根离子浓度是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，根据电荷守恒知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，所以c（Cl-）为0。

考点：考查离子检验和离子推断