Question

某100mL溶液中含有的部分离子浓度大小如图所示，该溶液可能还含有Fe³⁺、Ba²⁺、H⁺、、OH^﹣。为了进一步确认，对该溶液进行实验检测：

	实验操作与现象	实验结论	判断理由
步骤一	仔细观察坐标图	肯定无	肯定无该离子的理由
步骤二	该溶液呈无色、透明、均一状态	肯定无	肯定无该离子的理由
步骤三	加入足量BaCl2溶液，生成23.3g白色沉淀，再加稀硝酸，沉淀不消失	肯定有H^+、；肯定无Ba^2+	肯定有H^+的理由

请将上表补充完整_________

回答下列问题：

(1)实验操作的步骤三中称量沉淀前的实验操作步骤有：过滤、_________、灼烧、在干燥器中冷却。

(2)原溶液中H⁺物质的量浓度为_________mol/L。

(3)向原溶液中加入NaHCO₃溶液，反应的离子方程式为：_________

(4)若向100mL原溶液中加入1mol/L的Ba(OH)₂溶液，当生成的沉淀质量刚好最大时，则加入的Ba(OH)₂溶液体积为_________L。

Answer

步骤一：OH-；Mg2+和OH-生成难溶的Mg(OH)2；步骤二：Fe3+；Fe3+的溶液呈(棕)黄色；步骤三：电荷守恒 洗涤 3 ＋H＋=CO2↑＋H2O 0.2

【解析】

根据溶液中含有镁离子，所以一定不含OH-，已知的阳离子正电荷浓度总和：1mol/L+0.5×2mol/L=2mol/L，该溶液呈无色、透明、均一状态，一定不含Fe3+，加入足量BaCl2溶液，生成23.3g即0.1mol白色沉淀硫酸钡，再加稀硝酸，沉淀不消失，一定含有硫酸根0.1mol，则一定不含钡离子，阴离子负电荷总浓度3mol/L+1mol/L×2=5mol/L，根据电荷守恒，所以一定含有氢离子，浓度是3mol/L，据此计算即可。

步骤一：根据溶液中含有镁离子，所以一定不含OH-；

步骤二：该溶液呈无色、透明、均一状态，Fe3+的溶液呈(棕)黄色，则一定不含Fe3+；

步骤三：加入足量BaCl2溶液，生成23.3g即0.1mol白色沉淀硫酸钡，再加稀硝酸，沉淀不消失，一定含有硫酸根0.1mol，其浓度为1mol/L，则一定不含钡离子，已知的阳离子正电荷浓度总和：1mol/L+0.5×2mol/L=2mol/L，阴离子负电荷总浓度3mol/L+1mol/L×2=5mol/L，根据电荷守恒，所以一定含有氢离子，浓度是3mol/L；

(1)实验操作的步骤三中称量沉淀前的实验操作步骤有：过滤、洗涤、灼烧、在干燥器中冷却；

(2)根据步骤三计算，原溶液中H+物质的量浓度为3mol/L；

(3)溶液中含有氢离子，向原溶液中加入NaHCO3溶液，反应的离子方程式为：＋H＋=CO2↑＋H2O；

(4)100mL该溶液中含有硫酸根0.1mol，镁离子0.05mol，氢离子0.3mol，向100mL该溶液中加入1mol/L的Ba(OH)2溶液，当中和完0.3mol氢离子时，消耗Ba(OH)2溶液的物质的量为0.15mol，此时，硫酸根离子也完全沉淀，镁离子全部沉淀时，生成的沉淀质量刚好最大，需要消耗Ba(OH)2的物质的量为0.05mol，则一共消耗Ba(OH)2的物质的量为0.05mol+0.15mol=0.2mol，则加入的Ba(OH)2溶液的体积是=0.2L。