Question

17．某溶液X含有H⁺、Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、Fe₃⁺、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）如图所示．

（1）通过上述实验过程，一定不存在的离子是CO₃^2-、SO₃^2-、NO₃^-．
（2）反应①中生成A的离子方程式为3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O．
（3）若测得X溶液中c（H⁺）=5mol/L，则X溶液中含（填“含”或“不含”）Fe³⁺，c（Fe³⁺）=1 mol/L（若填不含，则不需计算），X溶液中c（Cl^-）=14.5mol/L．

Answer 1

分析 在强酸性溶液中一定不会存在CO₃^2-和SO₃^2-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SO₄^2-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．

解答 解：在强酸性溶液中一定不会存在CO₃^2-和SO₃^2-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SO₄^2-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CO₃^2-、SO₃^2-、NO₃^-，故答案为：CO₃^2-、SO₃^2-、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，
故答案为：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（3）A是NO物质的量=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，F为NH₃物质的量=$\frac{0.336L}{22.4L/mol}$=0.015mol，I为氢氧化铝沉淀物质的量=$\frac{0.78g}{78g/mol}$=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=$\frac{4.28g}{107g/mol}$=0.04mol，原溶液中含铁离子物质的量n（Fe³⁺）=0.01mol，c（Fe³⁺）=$\frac{0.01mol}{0.01L}$=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=$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol，n（SO₄^2-）=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^-）=$\frac{0.145mol}{0.01L}$=14.5mol/L，
故答案为：含；1；14.5．

点评 本题考查无机物的推断，根据物质间发生反应的特殊现象结合离子共存来分析解答，熟悉物质的性质是解本题关键，根据溶液和硝酸钡反应生成气体确定溶液中存在亚铁离子，为解答本题的易错点，熟练掌握离子共存的条件，灵活运用知识解答，题目难度中等．