Question

【題目】某強酸性溶液X中可能含有Ba2+、Al3+、NH4+、Fe2+、Fe3+、CO32﹣、SO32﹣、SO42﹣、Cl﹣、NO3﹣中的一種或幾種，取該溶液進行連續實驗，實驗過程如下：

根據以上信息，回答下列問題：

（1）僅根據上述連續實驗不能確定溶液X中是否含有的陽、陰離子分別是 ．能證明該陰離子是否存在的簡單實驗操作為____ __．

（2）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）若②中所用氫氧化鈉濃度為2mol/L，當加入l0ml時開始產生沉淀，55ml時沉淀的量達到最大值0.03mol，繼續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0.025mol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，請填0mol/L）

Answer 1

【答案】（1）Fe3+、Cl﹣ 取少量廢水試樣，滴加足量的Ba（NO3）2溶液，靜置，取上層清液，滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，若有白色沉淀產生，則存在Cl﹣，若無白色沉淀產生，則不存在 ）

（2）①3Fe2++4H++NO3﹣=3Fe3++NO↑+2H2O②Al3++4OH﹣=AlO2﹣+2H2O

（3）0.15 0.1 0.4

【解析】

試題分析：強酸性溶液中一定不會存在CO32-、SO32-離子；加入過量硝酸鋇生成沉淀，則該沉淀C9.32g為BaSO4，說明溶液中含有SO42-離子，根據硫酸鋇的質量可以計算硫酸根離子的物質的量為=0.04mol，濃度是0.04mol÷0.1L=0.4mol/L，生成氣體A，A連續氧化生成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，則一定為Fe2+離子，根據NO的體積可以計算亞鐵離子的量，溶液B中加入過量NaOH溶液，沉淀G只為Fe（OH）3，生成氣體F，則F為NH3，112mL氨氣的物質的量是0.005mol，根據氮元素守恒，溶液中含有NH4+離子物質的量是0.005mol，濃度是0.05mol/L；溶液H中通入CO2氣體，生成沉淀I，則I為Al（OH）3，H為NaOH和NaAlO2，說明溶液中含有Al3+離子，再根據離子共存知識，溶液中含有Fe2+離子，則一定不含NO3-離子，含有SO42-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）根據以上分析可知，溶液中不能確定的陽離子為Fe3+，溶液中不能確定的陰離子為Cl-， 可以取少量廢水試樣，滴加足量的Ba（NO3）2溶液，靜置，取上層清液，滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，若有白色沉淀產生，則存在Cl﹣，若無白色沉淀產生，則不存在；

（2）①中得到的氣體A是NO，Fe2+離子被氧化為Fe3+離子，NO3-離子被還原為NO氣體，反應的離子方程式為：3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O；

②H是偏鋁酸鈉溶液，鋁離子與過量氫氧化鈉的反應，生成偏鋁酸根離子和水，離子方程式是Al3++4OH-=AlO2-+2H2O；

（3）根據反應：3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O，得到112mL0.005molNO，Fe2+的物質的量是0.015mol，所以原溶液中c（Fe2+）=0.015mol÷0.1L=0.15mol/L，加入氫氧化鈉是60ml時，沉淀的量降為0.025mol，即氫氧化鐵的物質的量是0.025mol，根據鐵元素守恒，所以Fe3+的物質的量是0.01mol，所以原溶液中c（Fe3+）=0.01mol÷0.1L=0.1mol/L，硫酸根離子的物質的量為=0.04mol，濃度是0.04mol÷0.1L=0.4mol/L，NH4+離子物質的量是0.005mol，濃度是0.05mol/L，Al3+的物質的量是0.005mol，濃度是0.05mol/L，根據反應：3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O，可知參加反應H+為0.005mol×4=0.02mol，加入氫氧化鈉消耗H+為0.01L×2mol/L=0.02mol，故原溶液中H+為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-，根據電荷守恒，c（Cl-）=c（H+）=0.04mol÷0.1L=0.4mol/L。