Question

11．某溶液主要含下表离子中的5种，且各种离子的物质的量均为1mol．
阳离子 K⁺、Ba²⁺Fe²⁺Al³⁺  Fe³⁺   Mg²⁺
阴离子 OH^-HCO₃^-  CO₃^2-  Cl^-NO₃^-     SO₄^2-
若向原溶液中加入足量的盐酸，有气体生成．经分析知：反应后的溶液中的阴离子的种类没有变化．
（1）溶液中一定不 （填“一定”，“一定不”，“可能”）含有HCO₃^- 或 CO₃^2-，理由是HCO₃^-或CO₃^2-都可与H⁺反应，造成阴离子种类改变．
（2）原溶液中主要阴离子为Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-，主要阳离子为Fe²⁺、Mg²⁺．
（3）向原溶液中加入足量的盐酸，有无色气体生成的离子方程式为3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O．
（4）若向原溶液中加入足量的氢氧化钠溶液，充分反应后将沉淀过滤，洗涤，干燥并灼烧至恒重，得到固体的质量为120 g．

Answer 1

分析 向溶液中加入足量的盐酸，有气体生成，且反应溶液中阴离子的种类没有变化，产生气体若是二氧化碳，则碳酸根离子或碳酸氢根离子会发生变化，所以原溶液中一定不存在HCO₃^-与CO₃^2-，产生的气体应该为NO，原溶液中一定存在Fe²⁺、NO₃^-，酸性环境下生成的一氧化氮；加入盐酸，溶液中阴离子种类不变，所以原来溶液中含有Cl^-，若只含有氯离子和硝酸根离子，二者的量均为1mol，而溶液中含有5种离子，则不满足电荷守恒，所以还含有硫酸根离子，再根据电荷守恒确定还含有一种带有两个正电荷的镁离子，所以含有的五种离子为：Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-；Fe²⁺、Mg²⁺，根据以上分析进行解答各题．

解答 解：向溶液中加入足量的盐酸，有气体生成，且反应溶液中阴离子的种类没有变化，如果产生气体为二氧化碳，则碳酸根离子或碳酸氢根离子会发生变化，导致阴离子浓度发生变化，所以原溶液中一定不存在HCO₃^-与CO₃^2-，产生的气体应该为NO，原溶液中一定存在：Fe²⁺、NO₃^-，酸性环境下发生反应一氧化氮；
由于加入盐酸，溶液中阴离子种类不变，所以原来溶液中含有Cl^-，若只含有氯离子和硝酸根离子，二者的量均为1mol，带有22mol负电荷，与1mol亚铁离子带有的正电荷相等；而溶液中含有5种离子，所以一定还含有剩余的唯一阴离子SO₄^2-，再根据电荷守恒确定还含有一种带有两个正电荷的Mg²⁺，所以含有的五种离子为：Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-；Fe²⁺、Mg²⁺；
（1）根据以上分析可知，溶液中一定不存在HCO₃^-或CO₃^2-，原因为：HCO₃^-或CO₃^2-都可与H⁺反应，造成阴离子种类改变，
故答案为：一定不；HCO₃^-或CO₃^2-都可与H⁺反应，造成阴离子种类改变；
（2）根据分析可知，溶液中一定存在的阴离子为：Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-；一定存在的阳离子为：Fe²⁺、Mg²⁺，
故答案为：Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-；Fe²⁺、Mg²⁺；
（3）向原溶液中加入足量的盐酸，有无色气体为一氧化氮，反应离子方程式为：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案为：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（4）若向原溶液中加入足量的氢氧化钠溶液，充分反应后将沉淀过滤、洗涤、干燥灼烧到恒重，得到固体是三氧化二铁以及氧化镁，根据原子守恒，则生成0.5molFe₂O₃和1mol的MgO，总质量为：0.5mol×160g/mol+1mol×40g/mol=120g，
故答案为：120．

点评 本题考查了离子性质的应用和实验方案的推断和分析判断，为高频考点，注意把握离子共存和离子变化特征，元素守恒和溶液中电荷守恒的计算应用是判断的关键，题目难度中等．