题目内容
【题目】某强酸性溶液X中可能含有Ba2+、Al3+、NH4+、Fe2+、Fe3+、CO32﹣、SO32﹣、SO42﹣、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)
【答案】(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)① 3Fe2++4H++NO3﹣=3Fe3++NO↑+2H2O ②Al3++4OH﹣=AlO2﹣+2H2O .
(3)0.15;0.1;0.4
【解析】
试题分析:根据题给信息知溶液呈强酸性,强酸性溶液中氢离子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水,与亚硫酸根反应生成二氧化硫和水,所以一定不会存在CO32-和SO32-离子;加入过量硝酸钡生成沉淀,钡离子和硫酸根离子反应生成硫酸钡沉淀,说明一定含有SO42-,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=0.4mol/L,含有SO42-离子就一定不含Ba2+离子;气体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+,则在酸性条件下一定不含NO3-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+;溶液B中还有铁离子,加入氢氧化钠溶液生成红褐色沉淀氢氧化铁。由于溶液中一定含有亚铁离子,亚铁离子被氧化可以生成铁离子,所以原溶液中不一定含有铁离子;溶液H中通入CO2气体,生成沉淀K,则K为Al(OH)3,这说明溶液H中含有偏铝酸钠,所以原溶液中含有铝离子,与过量的氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠,综上所述原溶液中一定含有Al3+、NH4+、Fe2+ 、SO42﹣,一定不含Ba2+、CO32﹣、SO32﹣、NO3﹣,不能确定的为Fe3+和Cl-,据此作答。因此转化④中产生H的离子方程式为Al3++4OHˉ=AlO2ˉ+2H2O。
(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Fe3+、Cl﹣,溶液中一定含有SO42—,检验该溶液中是否含有Cl-,应防止硫酸根的干扰,能证明Cl-是否存在的简单实验操作为取少量废水试样,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Fe2+和H+、NO3—反应生成Fe3+和NO,离子方程式为3Fe2++4H++NO3﹣=3Fe3++NO↑+2H2O,②中铝离子与过量氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水,离子方程式为Al3++4OH﹣=AlO2﹣+2H2O。
(3)根据反应:3Fe2++4H++NO3﹣=3Fe3++NO↑+2H2O 知生成标准状况下112Mlno,物质的量为0.005mol,Fe2+的物质的量是0.015mol,所以原溶液中c(Fe2+)=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+)0.1mol/L,硫酸根离子浓度是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,根据电荷守恒知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,所以c(Cl-)为0。