Question

某強酸性溶液X中僅含有Ba^2＋、Al^3＋、NH₄^＋、Fe^2＋、Fe^3＋、CO₃^2－、SO₃^2－、SO₄^2－、Cl^－、NO₃^－中的一種或幾種，取該溶液進行連續(xù)實驗，實驗過程如下：

根據以上信息，回答下列問題:

(1)僅根據上述連續(xù)實驗不能確定溶液X中是否含有的陽、陰離子分別是_____________。

  若要用實驗證明該陰離子是否存在，最可靠的化學方法是_____________。

(2)盡量用離子方程表達下列反應:

   ①中生成氣體A:_____________。

   ②中生成溶液H:_____________。

   ③中產生的氣體F遇氯氣產生白煙:_____________。

(3)若②中所用氫氧化鈉濃度為2mol/L，當加入l0 ml時開始產生沉淀，55 ml時沉淀的量達到最大值0.03 mol，繼續(xù)滴加沉淀的量保持不變，隨后再滴加沉淀部分溶解，到60ml時沉淀的量降為0.025 mol且保持不變，則原溶液中c（Fe²⁺）為___________mol/L、c（Fe³⁺）為___________mol/L、c（Cl^-）為___________mol/L。(若有些離子不存在，請?zhí)? mol/L)

Answer 1

【知識點】離子反應 離子方程式的書寫 電荷守恒用于計算B1  B3

【答案解析】（1）  Fe³⁺ 、Cl^-（2分） 取少量B溶液于試管中，向其中滴加AgNO₃溶液，若有白色沉淀生成，說明存在Cl^—，否則Cl^—不存在。（其它合理答案也可）。（2分）

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

8NH₃+3Cl₂＝6 NH₄Cl+N₂（2分）

（3） 0.15  0.1  0.4  （各1分）

   解析：在強酸性溶液中一定不會存在CO₃^2-和SO₃^2-離子，加入過量硝酸鋇生成沉淀，則該沉淀為BaSO₄沉淀，說明溶液中含有SO₄^2-離子，生成氣體A，A連續(xù)氧化生成D和E，則A為NO，D為NO₂，E為HNO₃，說明溶液中含有還原性離子，一定為Fe²⁺離子，溶液B中加入過量NaOH溶液，生成氣體F，則F為NH₃，說明溶液中含有NH₄⁺離子，溶液H中通入CO₂氣體，生成沉淀I，則I為Al（OH）₃，H為NaAlO₂，說明溶液中含有Al³⁺離子。根據離子間的反應溶液中含有Fe²⁺離子就一定不含NO₃^-離子，含有SO₄^2-離子就一定不含Ba²⁺離子，不能確定是否含有的離子Fe³⁺和Cl^-，

(1)僅根據上述連續(xù)實驗不能確定溶液X中是否含有的陽、陰離子分別是Fe³⁺和Cl^-，

  若要用實驗證明該陰離子是否存在，最可靠的化學方法是：取少量B溶液于試管中，向其中滴加AgNO₃溶液，若有白色沉淀生成，說明存在Cl^—，否則Cl^—不存在。

(2)

   ①中生成氣體A:3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-＝3Fe³⁺+NO↑+2H₂O 

   ②中生成溶液H:Al³⁺ +4OH^—＝AlO₂^—+2H₂O

   ③中產生的氣體F遇氯氣產生白煙:8NH₃+3Cl₂＝6 NH₄Cl+N₂

(3)根據3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO+2H₂O,利用NO的體積是112mL得Fe²⁺的物質的量為3×（112mL/22400mL）=0.015mol, c(Fe²⁺)=0.15mol/L；消耗的氫離子的物質的量為4×（112mL/22400mL）=0.02mol；過量的氫離子的物質的量為2mol/L×0.01L=0.02mol,

原100mLx溶液中c(H⁺)=（0.02+0.02）mol/0.1L=0.4mol/L

F為NH₃，所以c(NH₄⁺)=（112mL/22400mL)/0.1L=0.05mol/L；

溶液中C(Al³⁺)=(0.03-0.025)mol/0.1L=0.05mol/L;          

溶液中c(Fe³⁺)=0.025mol/0.1L-0.15mol/L=0.1mol/L;

溶液中c(SO₄^2-)=(9.32g/233g/mol)/0.1L=0.4mol;

利用電荷守恒得：0.4×1+0.15×2+0.05×1+0.05×3+0.1×3 =0.4×2+c（Cl^-）×1;解得c（Cl^-）=0.4mol/L

則原溶液中c（Fe²⁺）為0.15mol/L、c（Fe³⁺）為0.1mol/L、c（Cl^-）為0.4mol/L。

【思路點撥】本題以框圖推斷的形式考查了離子反應、離子方程式的書寫、利用溶液中電荷守恒進行計算，（3）的計算繁瑣，溶液因丟落離子而導致錯誤出現，分析需嚴謹。