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　

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

考点： 常见离子的检验方法．

分析： 在强酸性溶液中一定不会存在CO₃^2﹣、SO₃^2﹣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SO₄^2﹣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SO₄^2﹣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．

解答： 解：强酸性溶液中一定不会存在CO₃^2﹣、SO₃^2﹣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SO₄^2﹣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=0.4mol/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，说明溶液中含有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SO₄^2﹣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^﹣，故答案为：Fe³⁺、Cl^﹣；

①中得到的气体A是NO，Fe²⁺离子被氧化为Fe³⁺离子，NO₃^﹣离子被还原为NO气体，反应的离子方程式为：3Fe²⁺+NO₃^﹣+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，

②H是偏铝酸钠溶液，铝离子与过量氢氧化钠的反应，生成偏铝酸根离子和水，离子方程式是Al³⁺+4OH^﹣=AlO₂^﹣+2H₂O，故答案为：Al³⁺+4OH^﹣=AlO₂^﹣+2H₂O；

（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⁺）==0.15mol/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，硫酸根离子的物质的量为=0.04mol，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，

2c（Fe²⁺）+3c（Fe³⁺）+3c（Al³⁺）+c（NH₄⁺）=mol/L=0.8mol/L，2c（SO₄^2﹣）=0.8mol/L，所以c（Cl^﹣）为0，

故答案为：0.15； 0.1；0．

点评： 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．