Question

【题目】某透明溶液中含有以下离子中的几种H+、Na+、Fe3+、Cu2+、NH4+、Mg2+、Cl-、NO3-、SO42-、CH3COO-、I-、OH-，且只含有四种阳离子，为确定离子种类设计实验如下(已知氧化性:HNO3>Fe3+>I2) :

①取溶液少许滴加1～2滴紫色石蕊试液后溶液呈红色；

②取100mL溶液，滴加1.0mol/L的NaOH溶液至520mL时恰好完全反应，加热后共收集到0.448L(标准状况下)气体（假设气体全部逸出）,同时产生沉淀。将沉淀过滤，洗涤,灼烧后得到一种黑色和白色的固体混合物，称得质量为14.0g。下图为滴加NaOH溶液过程图像(纵坐标为生成沉淀的质量，横坐标为滴加NaOH溶液体积)。继续向滤液中滴加足量的BaCl2溶液,又产生白色沉淀46.6g；

③另取100mL原溶液通入标准状况下1.12LCl2，恰好完全反应,加入四氯化碳后，振荡静置后分层，下层呈现紫色(已知:Cl2+2I-=2Cl-+I2)；

④在③中滴加硝酸酸化的硝酸银溶液后生成不溶于稀硝酸的白色沉淀。

结合以上实验现象和数据可知:

（1）溶液中一定不能大量存在____________。

（2）填写表中空格(可以不填满): __________。

离子种类
离子浓度（mol/L）

Answer 1

【答案】 Na+、Fe3+、NO3-、CH3COO-、OH-

离子种类	H+	Cu2+	NH4+	Mg2+	Cl-	SO42-	I-
离子浓度（mol/L）	1.0	1.5	0.2	0.5	0.2	2.0	1.0

【解析】（1）①取溶液少许滴加1～2滴紫色石蕊试液后溶液呈红色；说明溶液呈酸性，含有H+，CH3COO-、OH- 不能大量共存，②取100mL溶液，滴加1.0mol/L的NaOH溶液至520mL时恰好完全反应，加热后共收集到0.448L(标准状况下)气体（假设气体全部逸出）,同时产生沉淀。将沉淀过滤，洗涤,灼烧后得到一种黑色和白色的固体混合物，说明溶液中一定存在NH4+、Cu2+、Mg2+，加热后共收集到0.448L(标准状况下)气体0.448L/22.4L·mol－1=0.02mol，浓度为0.02mol/0.1L=0.2mol·L－1；1.0mol/L的NaOH到100mL时中和H+，c(H+)=1.0mol·L－1×0.1L/0.1L=1.0mol·L－1；将沉淀过滤，洗涤,灼烧后得到一种黑色和白色的固体混合物，称得质量为14.0g，是CuO、MgO混合物，消耗碱400mL，令CuO、MgO的物质的量分别是x、y，则有80g·mol－1x+40g·mol－1y=14.0g，x+y=1.0mol/L×0.4L/2，x=0.15mol，y=0.05mol，c(Cu2+)=0.15mol/0.1L=1.5mol·L－1，c(Mg2+)=0.05mol/0.1L=0.5mol·L－1；继续向滤液中滴加足量的BaCl2溶液,又产生白色沉淀46.6g，得溶液中c(SO42-)==2mol·L－1。③另取100mL原溶液通入标准状况下1.12LCl2，恰好完全反应,加入四氯化碳后，振荡静置后分层，下层呈现紫色(已知:Cl2+2I-=2Cl-+I2)，得n(I-)=2n(Cl2)=1.12L/22.4L·mol－1×2=0.1mol，c(I-)=0.1mol/0.1L=1.0mol·L－1,含碘离子，与Fe3+、NO3-不能大量共存，又溶液中含且只含有四种阳离子，故Na+不存在，最后根据电荷守恒，c(Cl-)+c(I-)+2c(SO42)=c(H+)+2c(Cu2+)+c(NH4+)+2c(Mg2+)，将浓度数值代入得：c(Cl-)=1.0mol·L－1+1.5mol·L－1×2+0.2mol·L－1+0.5mol·L－1×2-2.0mol·L－1×2-1.0mol·L－1=0.2mol·L－1

（1）溶液中一定不能大量存在Na+、Fe3+、NO3-、CH3COO-、OH- ；（2）填写表中空格(可以不填满)

离子种类	H+	Cu2+	NH4+	Mg2+	Cl-	SO42-	I-
离子浓度（mol/L）	1.0	1.5	0.2	0.5	0.2	2.0	1.0