Question

某强酸性溶液X中可能含有Ba²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、CO₃^2﹣、SO₃^2﹣、SO₄^2﹣、Cl^﹣、NO₃^﹣中的一种或几种，取该溶液进行连续实验，实验过程如下：

根据以上信息，回答下列问题：

（1）仅根据上述连续实验不能确定溶液X中是否含有的阳、阴离子分别是              ．能证明该阴离子是否存在的简单实验操作为____            __．

（2）用离子方程表达下列反应：

①中生成气体A：             ．②中生成溶液H：                   ．

（3）若②中所用氢氧化钠浓度为2mol/L，当加入l0ml时开始产生沉淀，55ml时沉淀的量达到最大值0.03mol，继续滴加沉淀的量保持不变，随后再滴加沉淀部分溶解，到60ml时沉淀的量降为0.025mol且保持不变，则原溶液中c（Fe²⁺）为          mol/L、c（Fe³⁺）为         mol/L、c（Cl^﹣）为        mol/L．（若有些离子不存在，请填0mol/L）

Answer

（1）Fe3+、Cl﹣ 取少量废水试样，滴加足量的Ba（NO3）2溶液，静置，取上层清液，滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，若有白色沉淀产生，则存在Cl﹣，若无白色沉淀产生，则不存在 ）

（2）①3Fe2++4H++NO3﹣=3Fe3++NO↑+2H2O②Al3++4OH﹣=AlO2﹣+2H2O

（3）0.15 0.1 0.4

【解析】

试题分析：强酸性溶液中一定不会存在CO32-、SO32-离子；加入过量硝酸钡生成沉淀，则该沉淀C9.32g为BaSO4，说明溶液中含有SO42-离子，根据硫酸钡的质量可以计算硫酸根离子的物质的量为=0.04mol，浓度是0.04mol÷0.1L=0.4mol/L，生成气体A，A连续氧化生成D和E，则A为NO，D为NO2，E为HNO3，说明溶液中含有还原性离子，则一定为Fe2+离子，根据NO的体积可以计算亚铁离子的量，溶液B中加入过量NaOH溶液，沉淀G只为Fe（OH）3，生成气体F，则F为NH3，112mL氨气的物质的量是0.005mol，根据氮元素守恒，溶液中含有NH4+离子物质的量是0.005mol，浓度是0.05mol/L；溶液H中通入CO2气体，生成沉淀I，则I为Al（OH）3，H为NaOH和NaAlO2，说明溶液中含有Al3+离子，再根据离子共存知识，溶液中含有Fe2+离子，则一定不含NO3-离子，含有SO42-离子就一定不含Ba2+离子，不能确定是否含有的离子Fe3+和Cl-；

（1）根据以上分析可知，溶液中不能确定的阳离子为Fe3+，溶液中不能确定的阴离子为Cl-， 可以取少量废水试样，滴加足量的Ba（NO3）2溶液，静置，取上层清液，滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，若有白色沉淀产生，则存在Cl﹣，若无白色沉淀产生，则不存在；

（2）①中得到的气体A是NO，Fe2+离子被氧化为Fe3+离子，NO3-离子被还原为NO气体，反应的离子方程式为：3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O；

②H是偏铝酸钠溶液，铝离子与过量氢氧化钠的反应，生成偏铝酸根离子和水，离子方程式是Al3++4OH-=AlO2-+2H2O；

（3）根据反应：3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O，得到112mL0.005molNO，Fe2+的物质的量是0.015mol，所以原溶液中c（Fe2+）=0.015mol÷0.1L=0.15mol/L，加入氢氧化钠是60ml时，沉淀的量降为0.025mol，即氢氧化铁的物质的量是0.025mol，根据铁元素守恒，所以Fe3+的物质的量是0.01mol，所以原溶液中c（Fe3+）=0.01mol÷0.1L=0.1mol/L，硫酸根离子的物质的量为=0.04mol，浓度是0.04mol÷0.1L=0.4mol/L，NH4+离子物质的量是0.005mol，浓度是0.05mol/L，Al3+的物质的量是0.005mol，浓度是0.05mol/L，根据反应：3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O，可知参加反应H+为0.005mol×4=0.02mol，加入氢氧化钠消耗H+为0.01L×2mol/L=0.02mol，故原溶液中H+为0.02mol+0.02mol=0.04mol，由于2c（Fe2+）+3c（Fe3+）+3c（Al3+）+c（NH4+）=（2×0.15+3×0.1+3×0.05+0.05）mol/L=0.8mol/L，2c（SO42-）=0.8mol/L，原溶液中含有Cl-，根据电荷守恒，c（Cl-）=c（H+）=0.04mol÷0.1L=0.4mol/L。

【考点定位】考查常见阴阳离子的检验、无机推断。

【名师点晴】注意掌握常见离子的性质及检验方法，并结合离子反应及氧化还原反应分析是解题关键，在强酸性溶液中一定不会存在CO32-、SO32-离子；加入过量硝酸钡生成沉淀，则该沉淀C为BaSO4，说明溶液中含有SO42-离子，根据硫酸钡的质量可以计算硫酸根离子的物质的量，生成气体A，A连续氧化生成D和E，则A为NO，D为NO2，E为HNO3，说明溶液中含有还原性离子，则一定为Fe2+离子，根据NO的体积可以计算亚铁离子的量，溶液B中加入过量NaOH溶液，沉淀G只为Fe（OH）3，生成气体F，则F为NH3，说明溶液中含有NH4+离子；溶液H中通入CO2气体，生成沉淀I，则I为Al（OH）3，H为NaOH和NaAlO2，说明溶液中含有Al3+离子，再根据离子共存知识，溶液中含有Fe2+离子，则一定不含NO3-离子，含有SO42-离子就一定不含Ba2+离子，不能确定是否含有的离子Fe3+和Cl-，以此进行解答。