Question

【題目】某溶液X含有H+、Al3+、NH4+、Fe2+、Fe3+、HCO3-、S2-、SO42-、Cl-、OH-中的一種或幾種，取該溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和相關(guān)數(shù)據(jù)(氣體體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)定)如下：

(1)通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程，一定不存在的離子是_______。

(2)反應(yīng)①中生成A的離子方程式為________。

(3)若測(cè)得X溶液中c(H+)=6mol·L-1，則X溶液中_______(填“含”或“不含”)Fe3+，c(Fe3+)=________mol·L-1(若填不含，則不需計(jì)算)，X溶液中c(Cl-)=_______mol·L-1。

Answer 1

【答案】HCO3-、S2-、OH- 3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O 含 2 8

【解析】

測(cè)得X溶液中c(H+)=6mol/L，在強(qiáng)酸性溶液中與H+反應(yīng)的離子不能大量存在；一定不會(huì)存在HCO3-、S2-、OH-離子，加入過(guò)量硝酸鋇生成沉淀，則沉淀C為BaSO4 沉淀，說(shuō)明溶液中含有SO42-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(shuō)明溶液中含有還原性離子，一定為Fe2+離子，溶液B中加入過(guò)量 NaOH溶液，生成氣體F，則F為NH3，說(shuō)明溶液中含有NH4+離子，溶液H中溶于 CO2氣體，生成沉淀I，則I為Al(OH)3，H為NaAlO2，沉淀G為Fe(OH)3，說(shuō)明原溶液中含有Al3+離子，通過(guò)計(jì)算氫氧化鐵物質(zhì)的量和原溶液中亞鐵離子物質(zhì)的量判斷原溶液中含有Fe3+，溶液顯酸性，溶液中含有Fe2+離子，就一定不含NO3-離子，根據(jù)已知溶液中電荷守恒計(jì)算確定是否含有的離子Cl-，以此解答。

通過(guò)上述分析可知：氣體A是NO，溶液B中含有Al3+、NH4+、Fe2+，沉淀C是BaSO4，氣體D是NO2，溶液E為HNO3，氣體F是NH3，I為Al(OH)3，H為NaAlO2，沉淀G為Fe(OH)3：

(1)由于測(cè)得X溶液中c(H+)=6mol/L，溶液顯酸性，在強(qiáng)酸性溶液中與H+反應(yīng)的離子HCO3-、S2-、OH-不能大量存在；故原溶液一定不會(huì)存在HCO3-、S2-、OH-離子；

(2)在X中含有Fe2+、H+，當(dāng)加入Ba(NO3)2溶液時(shí)，會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生Fe3+、NO、H2O，反應(yīng)的離子方程式：3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O；

(3)n(NO)=0.224L÷22.4L/mol=0.01mol，根據(jù)3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O中Fe2+與NO的關(guān)系可知n(Fe2+)=3n(NO)=0.03mol，n[Fe(OH)3]=5.35g÷107g/mol=0.05mol>n(Fe2+)=0.03mol，根據(jù)Fe元素守恒，說(shuō)明在原溶液中含有Fe3+，其物質(zhì)的量是0.02mol，由于溶液的體積是0.01L，所以c(Fe3+)=0.02mol÷0.01L=2mol/L；該溶液中，n(H+)=6mol/L×0.01L=0.06mol，根據(jù)元素守恒可得n(NH4+)=n(NH3)=0.224L÷22.4L/mol=0.01mol，n(SO42-)=n(BaSO4)=16.31g÷233g/mol=0.07mol，n(Al3+)=n[Al(OH)3]=0.78g÷78g/mol=0.01mol，根據(jù)(3)計(jì)算可知n(Fe2+)=0.03mol，n(Fe3+)=0.02mol，由于正電荷總數(shù)：3n(Al3+)+ 3n(Fe3+)+2n(Fe2+)+ n(NH4+)+ n(H+)=3×0.01mol+3×0.02mol+2×0.03mol+0.01mol+0.06mol=0.22mol，n(SO42-)=0.07mol，其所帶的負(fù)電荷數(shù)0.07mol×2=0.14mol<0.22mol，所以該溶液中還含有帶負(fù)電荷的Cl-，其物質(zhì)的量為n(Cl-)=0.22mol-0.14mol=0.08mol，其物質(zhì)的量濃度c(Cl-)=0.08mol÷0.01L=8mol/L。