题目内容

某溶液含有下表离子中的几种（不考虑水的电离及离子的水解）．溶液中阴离子物质的量为0.2mol，阳离子物质的量为0.3mol，阳离子只有两种．
阳离子 Ba²⁺　NH₄⁺　 Fe³⁺　 Al³⁺　 Fe²⁺
阴离子 OH^-　 CO₃^2-　 Cl^-　 SO₃^2-　SO₄^2-
①若向原溶液中加入过量稀盐酸，无气体生成，得到溶液A．
②向溶液A中加入过量稀HNO₃，再加AgNO₃溶液，溶液中析出白色沉淀．过滤，得滤液B．
③往B中加入过量NaOH溶液并加热，有4.48L刺激性气味气体产生（不考虑气体溶解于水或与水反应，体积已折算为标准状况下的体积），同时有红褐色沉淀生成．过滤，得滤液C，此过程中沉淀的量不减少．
④若向原溶液中加入稀HNO₃，再加足量BaCl₂，有46.6g白色沉淀生成．
根据上述实验回答下列问题．
（1）原溶液中一定不存在的阴离子是．
（2）写出③总的离子方程式．
（3）若原溶液由一种盐溶解于水制得，则该盐的化学式为．
（4）若原溶液由R和M（摩尔质量R＞M）两种盐溶解于水制得，则这两种盐的化学式为，其物质的量之比为．
ⅰ、M溶液中各离子浓度由大到小的顺序为．
ⅱ、实验室用工业废料制备盐R，在利用重结晶方法精制该盐时，需要趁热过滤，原因是__．

解：（1）①若向原溶液中加入过量稀盐酸，无气体生成，得到溶液A，说明溶液中一定不含有CO₃^2-、SO₃^2-；
②向溶液A中加入过量稀HNO₃，再加AgNO₃溶液，溶液中析出白色沉淀，过滤，得滤液B，因溶液A中含有Cl^-，所以原溶液中不一定含有Cl^-；
④若向原溶液中加入稀HNO₃，再加足量BaCl₂，有46.6g白色沉淀生成，所以原溶液中一定有SO₄^2-，一定不含Ba²⁺，硫酸钡的物质的量为0.2mol，则SO₄^2-的物质的量为0.2mol，因溶液中阴离子物质的量为0.2mol，所以溶液中阴离子只有SO₄^2-，一定没有Cl^-，
③往B中加入过量NaOH溶液并加热，有4.48L（0.2mol）刺激性气味气体产生（不考虑气体溶解于水或与水反应，体积已折算为标准状况下的体积），同时有红褐色沉淀生成．过滤，得滤液C，此过程中沉淀的量不减少，说明溶液B中含有NH₄⁺、
Fe³⁺或Fe²⁺、则原溶液中一定含有NH₄⁺、Fe³⁺或Fe²⁺，一定没有OH^-、Al³⁺，因阳离子只有两种，所以则原溶液中一定只有NH₄⁺、Fe³⁺或Fe²⁺，因NH₃的物质的量为0.2mol，根据NH₄⁺、～NH₃，得NH₄⁺的物质的量也为0.2mol，又因阳离子物质的量为0.3mol，阳离子只有两种，所以Fe³⁺或Fe²⁺的物质的量为0.1mol，根据电荷守恒，离子为Fe²⁺，一定不含Fe³⁺，
综上所述，溶液中的阳离子：NH₄⁺、Fe³⁺，阴离子有：SO₄^2-，一定没有的离子是：Ba²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、OH^-、CO₃^2-、Cl^-、
SO₃^2-，原溶液中一定不存在的阴离子是OH^-、CO₃^2-、Cl^-、SO₃^2-，故答案为：OH^-、CO₃^2-、Cl^-、SO₃^2-；
（2）B与过量NaOH溶液并加热，有4.48L刺激性气味气体产生，同时有红褐色沉淀生成，方程式为：2NH₄⁺+Fe³⁺+5OH^- $\text{[math]}$ 2NH₃↑+Fe（OH）₃↓+2H₂O，故答案为：2NH₄⁺+Fe³⁺+5OH^- $\text{[math]}$ 2NH₃↑+Fe（OH）₃↓+2H₂O；
（3）溶液含有0.2molNH₄⁺，0.1molFe²⁺，0.2molFe²⁺，三者的个数之比为：2：1：2，
所以化学式为：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂，故答案为：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂；
（4）因两种盐溶解于水制得：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂，所以这两种盐的化学式为：（NH₄）₂SO₄和FeSO₄，物质的量之比为：1：1，因FeSO₄的相对分子质量大于和（NH₄）₂SO₄，所以M溶液为（NH₄）₂SO₄，因铵根离子水解，
所以离子浓度：c（NH₄⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-），
故答案为：（NH₄）₂SO₄和FeSO₄； 1：1；c（NH₄⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
（5）为减少过滤时该盐的损失，因趁热过滤，故答案为：减少过滤时该盐的损失；
分析：先根据题目信息判断：
①若向原溶液中加入过量稀盐酸，无气体生成，得到溶液A，说明溶液中一定不含有CO₃^2-、SO₃^2-；
②向溶液A中加入过量稀HNO₃，再加AgNO₃溶液，溶液中析出白色沉淀，过滤，得滤液B，因溶液A中含有Cl^-，所以原溶液中不一定含有Cl^-；
④若向原溶液中加入稀HNO₃，再加足量BaCl₂，有46.6g白色沉淀生成，所以原溶液中一定有SO₄^2-，一定不含Ba²⁺，硫酸钡的物质的量为0.2mol，则SO₄^2-的物质的量为0.2mol，因溶液中阴离子物质的量为0.2mol，所以溶液中阴离子只有SO₄^2-，一定没有Cl^-，
③往B中加入过量NaOH溶液并加热，有4.48L（0.2mol）刺激性气味气体产生（不考虑气体溶解于水或与水反应，体积已折算为标准状况下的体积），同时有红褐色沉淀生成．过滤，得滤液C，此过程中沉淀的量不减少，说明溶液B中含有NH₄⁺、
Fe³⁺或Fe²⁺、则原溶液中一定含有NH₄⁺、Fe³⁺或Fe²⁺，一定没有OH^-、Al³⁺，因阳离子只有两种，所以则原溶液中一定只有NH₄⁺、Fe³⁺或Fe²⁺，因NH₃的物质的量为0.2mol，根据NH₄⁺、～NH₃，得NH₄⁺的物质的量也为0.2mol，又因阳离子物质的量为0.3mol，阳离子只有两种，所以Fe³⁺或Fe²⁺的物质的量为0.1mol，根据电荷守恒，离子为Fe²⁺，一定不含Fe³⁺，
综上所述，溶液中的阳离子：NH₄⁺、Fe³⁺，阴离子有：SO₄^2-，一定没有的离子是：Ba²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、OH^-、CO₃^2-、Cl^-、SO₃^2-
（1）原溶液中一定不存在的阴离子是OH^-、CO₃^2-、Cl^-、SO₃^2-（2）根据反应现象写出化学方程式：
（3）根据溶液中存在的离子及个数之比来解答；
（4）根据（3）的化学式来解答；根据相对分子质量确定M的化学式，根据水解比较离子浓度的大小；
（5）根据趁热过滤为减少过滤时该盐的损失；
点评：本题考查了离子共存及离子方程式的有关计算，难度不大，离子共存是高考的热点．