Question

某100mL溶液中仅含下表中的5种离子（不考虑水的电离及离子的水解），且各离子的物质的量均为0.1mol．

阴离子	SO42-、NO3-、Cl-
阳离子	Fe3+、Fe2+、NH4+、Cu2+、Al3+

①若向溶液中加入KSCN溶液，无明显变化
②若向溶液中加入过量的盐酸，有气体生成，溶液中阴离子种类不变
③若向溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成．
试回答下列问题：
（1）原溶液中所含阳离子是（写离子符号，后同）

Fe²⁺、Cu²⁺

，阴离子是

NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-

．
（2）若向原溶液中加入足量NaOH溶液，充分反应后静置一段时间，过滤、洗涤、灼烧，最终所得固体的质量是

16g

．
（3）向原溶液中加入足量盐酸后，发生反应的离子方程式是

3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O

．
（4）用排水法收集所产生的气体并使气体恰好充满容器，仍将容器倒置于水槽中，再向容器中通入

560

mLO₂（气体体积均指标准状况），能使溶液充满该容器．此时容器内溶液的物质的量浓度为

0.045或

1

22.4

mol/L．

Answer 1

分析：若向溶液中加入KSCN溶液，无明显变化，说明原溶液中不含Fe³⁺；若向溶液中加入过量的盐酸，有气体生成，溶液中阴离子种类不变，说明原溶液中含有Cl^-，该气体只能是NO，说明含有具有氧化性的NO₃^-和还原性的Fe²⁺，若向溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，说明原溶液中含有SO₄^2-，各离子的物质的量均为0.1mol，根据电荷守恒可知还应含有Cu²⁺，若向原溶液中加入足量的NaOH溶液，充分反应后过滤，洗涤，灼烧至恒重，得到的固体是氧化铁和氧化铜，根据铁原子、铜原子守恒计算固体质量，根据反应3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O的离子方程式计算相关物理量．

解答：解：（1）若向溶液中加入KSCN溶液，无明显变化，说明原溶液中不含Fe³⁺；若向溶液中加入过量的盐酸，有气体生成，溶液中阴离子种类不变，说明原溶液中含有Cl^-，该气体只能是NO，说明含有具有氧化性的NO₃^-和还原性的Fe²⁺，若向溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，说明原溶液中含有SO₄^2-，各离子的物质的量均为0.1mol，根据电荷守恒可知还应含有Cu²⁺，所以原溶液中所含阳离子是Fe²⁺、Cu²⁺；阴离子是NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-，
故答案为：Fe²⁺、Cu²⁺；NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-；
（2）原溶液中所含阳离子是Fe²⁺、Cu²⁺，若向原溶液中加入足量的NaOH溶液，充分反应后过滤，洗涤，灼烧至恒重，得到的固体是CuO、Fe₂O₃，根据题意各离子的物质的量均为0.1mol可知m（CuO）=0.1mol×80g/mol=8g，m（Fe₂O₃）=

1

2

×0.1mol×160g/mol=8g，所得固体的质量为8g+8g=16g，
故答案为：16g；
（3）加入盐酸，具有氧化性的NO₃^-和还原性的Fe²⁺发生氧化还原反应，反应的离子方程式为3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案为：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（4）3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O
     3mol      1mol     1mol
     0.1mol             n（NO）
n（NO）=

0.1

3

mol，
    4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃
  4mol  3mol    4mol

0.1

3

mol n（O₂）   n（HNO₃）
n（O₂）=

0.1

3

mol×

3

4

=

0.1

4

mol，
V（O₂）=

0.1

4

mol×22.4×1000mL/mol=560mL，
 n（HNO₃）═

0.1

4

mol，
容器体积=V（NO）=

0.1

3

mol×22.4L/mol=

0.1

3

×22.4L，
此时容器内溶液的物质的量浓度为

0.1 3 mol

0.1 3 ×22.4L

=

1

22.4

mol/L=0.045mol/L，
故答案为：560；0.045或

1

22.4

．

点评：本题考查物质的检验、鉴别以及方程式的有关计算，题目难度中等，解答本题的关键是把我有关反应的化学方程式的书写．