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，取該溶液進行實驗，實驗內容和相關數據(氣體體積在標準狀況下測定)如下：

(1)通過上述實驗過程，一定不存在的離子是_______。

(2)反應①中生成A的離子方程式為________。

(3)若測得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】

測得X溶液中c(H+)=6mol/L，在強酸性溶液中與H+反應的離子不能大量存在；一定不會存在HCO3-、S2-、OH-離子，加入過量硝酸鋇生成沉淀，則沉淀C為BaSO4 沉淀，說明溶液中含有SO42-離子，生成氣體A，A連續氧化生成D和E，則A為NO，D為NO2，E 為HNO3，說明溶液中含有還原性離子，一定為Fe2+離子，溶液B中加入過量 NaOH溶液，生成氣體F，則F為NH3，說明溶液中含有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，說明原溶液中含有Al3+離子，通過計算氫氧化鐵物質的量和原溶液中亞鐵離子物質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，根據已知溶液中電荷守恒計算確定是否含有的離子Cl-，以此解答。

通過上述分析可知：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)由于測得X溶液中c(H+)=6mol/L，溶液顯酸性，在強酸性溶液中與H+反應的離子HCO3-、S2-、OH-不能大量存在；故原溶液一定不會存在HCO3-、S2-、OH-離子；

(2)在X中含有Fe2+、H+，當加入Ba(NO3)2溶液時，會發生氧化還原反應，產生Fe3+、NO、H2O，反應的離子方程式：3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O；

(3)n(NO)=0.224L÷22.4L/mol=0.01mol，根據3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O中Fe2+與NO的關系可知n(Fe2+)=3n(NO)=0.03mol，n[Fe(OH)3]=5.35g÷107g/mol=0.05mol>n(Fe2+)=0.03mol，根據Fe元素守恒，說明在原溶液中含有Fe3+，其物質的量是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(3)計算可知n(Fe2+)=0.03mol，n(Fe3+)=0.02mol，由于正電荷總數：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，其所帶的負電荷數0.07mol×2=0.14mol<0.22mol，所以該溶液中還含有帶負電荷的Cl-，其物質的量為n(Cl-)=0.22mol-0.14mol=0.08mol，其物質的量濃度c(Cl-)=0.08mol÷0.01L=8mol/L。