Question

某溶液含有K⁺、Cu²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺、Cl^—、CO^2—₃、OH^—、NO^—₃、SO^2—₄中的几种，已知该溶液中各离子物质的量浓度均为0．2mol/L（不考虑水的电离及离子的水解）。为确定该溶液中含有的离子，现进行了如下的操作：
I．取少量溶液，加入KSCN溶液时无明显变化：
Ⅱ．取原溶液加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成；
Ⅲ．另取溶液加入盐酸，有无色气体生成，该无色气体遇空气变成红棕色，此时溶液依然澄清，且溶液中阴离子种类没有增加。
请推断：
（l）仅由操作I及现象可得出的结论是____。
（2）仅由操作Ⅱ及现象可得出的结论是____。
（3）由操作Ⅲ及现象可得出溶液中一定含有的阳离子是____（写离子符号）。操作Ⅲ中发生反应的化学方程式为____。
（4）结合三步操作及题干已知，你认为原溶液中所含离子种类共有____种。
（5）另取l00mL原溶液，加入足量的NaOH溶液，充分反应后过滤，洗涤，灼烧至恒重，得到的固体质量为   g，写出此过程中涉及氧化还原反应的化学方程式____。

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-，或者说同时含有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种(2分)  
（5）  3.2g(2分)     4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O=4Fe(OH)₃  (2分)

试题分析：第Ⅰ步中，证明没有Fe³⁺；第Ⅱ步中表明溶液中可能含有CO₃^2-或SO₄^2-，或者说同时含有CO₃^2-和SO₄^2-；第 Ⅲ中，加入盐酸后，溶液中阴离子种类没有增加，证明没有CO₃²，但一定含有Cl^—，若不含有Cl^—则加入盐酸后会增加阴离子的种类。也一定含有NO₃^—、Fe²⁺不然的话，也不可能产生在空气中能变成红棕色的无色气体。因此溶液中含有的阴离子一定为：NO₃^—、SO₄^2-、Cl^—；阳离子含有Fe²⁺，除此之外，根椐溶液呈电中性的原理，再加上溶液中每种离子都为0．2mol/L，表明原溶液中还含有一种离子，这种离子只能是Cu²⁺。所以总共为五种离子。
依据原子守恒的原理，可知另取l00mL原溶液，加入足量的NaOH溶液，充分反应后过滤，洗涤，灼烧至恒重，得到的固体为的0.02molCuO和0.01mol Fe₂O₃，所以总质量为3.2g。