Question

某溶液 X 含有 H⁺、Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、CO₃^2-、SO₃^2-、SO₄^2-、Cl^-、NO₃^-中的一种或几种，取该溶液进行实验，实验内容和相关数据(气体体积在标准状况下测定)如下：

（1）通过上述实验过程，一定不存在的离子是______________________。

（2）反应①中生成A的离子方程式为__________________________。

（3）若测得X溶液中c(H⁺)=5mol·L^-1，则X溶液中_________（填“含”或不含）Fe³⁺，c(Fe³⁺)=_________mol·L^-1（若填不含，则不需计算），X溶液中c(Cl^-)=_________mol·L^-1。

Answer

CO32-、SO32-、NO3- 3Fe2++ NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O 含 1 14.5

【解析】在强酸性溶液中一定不会存在CO32-和SO32-离子，加入过量硝酸钡生成沉淀，则该沉淀为BaSO4沉淀，说明溶液中含有SO42-离子，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，一定为Fe2+离子，溶液B中加入过量NaOH溶液，生成气体F，则F为NH3，说明溶液中含有NH4+离子，溶液H中溶于CO2气体，生成沉淀I，则I为Al(OH)3，H为NaAlO2，沉淀G为Fe(OH)3，说明溶液中含有Al3+离子，计算氢氧化铁物质的量和元溶液中亚铁离子物质的量判断原溶液中含有Fe3+，溶液中含有Fe2+离子，就一定不含NO3-离子，结合溶液中阴阳离子电荷守恒计算确定是否含有的离子Cl-；
(1)由以上分析可知一定不存在CO32-、SO32-、NO3-；
(2)①Fe2+离子被氧化为Fe3+离子，反应的离子方程式为：3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O；
(3)A是NO物质的量==0.01mol，F为NH3物质的量==0.015mol，I为氢氧化铝沉淀物质的量==0.01mol，10mL X溶液中n(H+)=5mol/L×0.01L=0.05mol，根据反应3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O，可知Fe2+物质的量为0.03mol；，G为氢氧化铁物质的量==0.04mol，原溶液中含铁离子物质的量n(Fe3+)=0.01mol，c(Fe3+)==1mol/L，溶液中正电荷为：n(Fe3+)+2n(Fe2+)+3n(Al3+)+n(NH4+)+n(H+)=0.01×3+2×0.03mol+3×0.01mol+0.015mol+0.05mol=0.185mol；沉淀C为硫酸钡，其物质的量==0.02mol，n(SO42-)=0.02mol，硫酸根离子所带的负电荷为：0.02mol×2=0.04mol，电荷守恒可知含有Cl-，n(Cl-)=0.185mol-0.04mol=0.145mol，得到溶液中氯离子浓度c(Cl-)==14.5mol/L。

点睛：根据物质间发生反应的特殊现象结合离子共存来分析是解题关键，在强酸性溶液中一定不会存在CO32-和SO32-离子，加入过量硝酸钡生成沉淀，则该沉淀为BaSO4沉淀，说明溶液中含有SO42-离子，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，一定为Fe2+离子，溶液B中加入过量NaOH溶液，生成气体F，则F为NH3，说明溶液中含有NH4+离子，溶液H中溶于CO2气体，生成沉淀I，则I为Al(OH)3，H为NaAlO2，沉淀G为Fe(OH)3，说明溶液中含有Al3+离子，计算氢氧化铁物质的量和元溶液中亚铁离子物质的量判断原溶液中含有Fe3+，溶液中含有Fe2+离子，就一定不含NO3-离子，已结溶液中电荷守恒计算确定是否含有的离子Cl-，以此解答。