Question

某溶液含有K⁺、Cu²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺、Cl^—、CO^2—₃、OH^—、NO^—₃、SO^2—₄中的幾種，已知該溶液中各離子物質的量濃度均為0．2mol/L（不考慮水的電離及離子的水解）。為確定該溶液中含有的離子，現進行了如下的操作：
I．取少量溶液，加入KSCN溶液時無明顯變化：
Ⅱ．取原溶液加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成；
Ⅲ．另取溶液加入鹽酸，有無色氣體生成，該無色氣體遇空氣變成紅棕色，此時溶液依然澄清，且溶液中陰離子種類沒有增加。
請推斷：
（l）僅由操作I及現象可得出的結論是____。
（2）僅由操作Ⅱ及現象可得出的結論是____。
（3）由操作Ⅲ及現象可得出溶液中一定含有的陽離子是____（寫離子符號）。操作Ⅲ中發生反應的化學方程式為____。
（4）結合三步操作及題干已知，你認為原溶液中所含離子種類共有____種。
（5）另取l00mL原溶液，加入足量的NaOH溶液，充分反應后過濾，洗滌，灼燒至恒重，得到的固體質量為   g，寫出此過程中涉及氧化還原反應的化學方程式____。

Answer 1

（1） 溶液中一定不含有Fe³⁺(2分)
（2） 溶液中可能含有CO₃^2-或SO₄^2-，或者說同時含有CO₃^2-和SO₄^2- (2分)
（3）  Fe²⁺(1分)  3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O(2分)   2NO+O₂=2NO₂ (2分)
（4）  5種(2分)  
（5）  3.2g(2分)     4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O=4Fe(OH)₃  (2分)

試題分析：第Ⅰ步中，證明沒有Fe³⁺；第Ⅱ步中表明溶液中可能含有CO₃^2-或SO₄^2-，或者說同時含有CO₃^2-和SO₄^2-；第 Ⅲ中，加入鹽酸后，溶液中陰離子種類沒有增加，證明沒有CO₃²，但一定含有Cl^—，若不含有Cl^—則加入鹽酸后會增加陰離子的種類。也一定含有NO₃^—、Fe²⁺不然的話，也不可能產生在空氣中能變成紅棕色的無色氣體。因此溶液中含有的陰離子一定為：NO₃^—、SO₄^2-、Cl^—；陽離子含有Fe²⁺，除此之外，根椐溶液呈電中性的原理，再加上溶液中每種離子都為0．2mol/L，表明原溶液中還含有一種離子，這種離子只能是Cu²⁺。所以總共為五種離子。
依據原子守恒的原理，可知另取l00mL原溶液，加入足量的NaOH溶液，充分反應后過濾，洗滌，灼燒至恒重，得到的固體為的0.02molCuO和0.01mol Fe₂O₃，所以總質量為3.2g。