Question

已知某溶液中可能含有NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-、NH₄⁺、Fe³⁺、Al³⁺和K⁺中的几种，且所含阴离子的物质的量相等．为确定该溶液的成分，某学习小组做了如下实验：
①取该溶液100mL，加入过量NaOH溶液，加热，得到0.02mol气体，同时产生红褐色沉淀；
②将沉淀过滤、洗涤、灼烧，得到1.6g固体；
③向上述滤液中加入足量BaCl₂溶液，得到4.66g不溶于盐酸的沉淀．
请回答下列问题：
（1）结合①和②，判断原溶液中肯定含有的离子是

 

，可以排除的离子是

 

．
（2）由③推知原溶液中一定有

 

离子，其物质的量为

 

mol．
（3）综合（1）、（2）及题干信息，结合溶液中电荷守恒知识，还可以排除的离子是

 

．该学习小组最终得出结论：该溶液由

 

种阳离子（填数字，下同）和

 

种阴离子组成．

Answer 1

考点：常见离子的检验方法,离子共存问题

专题：离子反应专题

分析：某溶液可能含有NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-、NH₄⁺、Fe³⁺、Al³⁺和K⁺，①取该溶液100mL，加入过量NaOH溶液，加热，得到0.02mol气体，同时产生红褐色沉淀，那么一定存在：NH₄⁺、Fe³⁺，根据原子守恒知，n（NH₄⁺）=0.02mol，根据离子共存知，溶液中不存在CO₃^2-；
②过滤，洗涤，灼烧，得到1.6g固体为Fe₂O₃，n（Fe₂O₃）=

1.6g

160g/mol

=0.01mol，根据Fe原子守恒得n（Fe³⁺）=2n（Fe₂O₃）=0.02mol；
③向上述滤液中加足量BaCl₂溶液，得到4.66g不溶于盐酸的沉淀，该白色沉淀是BaSO₄，n（BaSO₄）=

4.66g

233g/mol

=0.02mol，根据硫酸根离子守恒得n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）=0.02mol，由于所含阴离子的物质的量相等，且溶液中存在电荷守恒，根据电荷守恒知，阳离子所带电荷=0.02×3+0.02=0.08mol，阴离子所带电荷=2×0.02mol=0.04mol，所以溶液中一定还存在阴离子Cl^-0.02mol和NO₃^-0.02mol，且不可能存在Al³⁺和K⁺，据此分析解答即可．

解答： 解：某溶液可能含有NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-、NH₄⁺、Fe³⁺、Al³⁺和K⁺，①取该溶液100mL，加入过量NaOH溶液，加热，得到0.02mol气体，同时产生红褐色沉淀，那么一定存在：NH₄⁺、Fe³⁺，根据原子守恒知，n（NH₄⁺）=0.02mol，根据离子共存知，溶液中不存在CO₃^2-；
②过滤，洗涤，灼烧，得到1.6g固体为Fe₂O₃，n（Fe₂O₃）=

1.6g

160g/mol

=0.01mol，根据Fe原子守恒得n（Fe³⁺）=2n（Fe₂O₃）=0.02mol；
③向上述滤液中加足量BaCl₂溶液，得到4.66g不溶于盐酸的沉淀，该白色沉淀是BaSO₄，n（BaSO₄）=

4.66g

233g/mol

=0.02mol，根据硫酸根离子守恒得n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）=0.02mol，由于所含阴离子的物质的量相等，且溶液中存在电荷守恒，根据电荷守恒知，阳离子所带电荷=0.02×3+0.02=0.08mol，阴离子所带电荷=2×0.02mol=0.04mol，所以溶液中一定还存在阴离子Cl^-0.02mol和NO₃^-0.02mol，且不可能存在Al³⁺和K⁺，
依据分析：溶液中一定存在：NH₄⁺、Fe³⁺、SO₄^2-、NO₃^-、Cl^-、且物质的量均为：0.02mol，一定不存在：CO₃^2-、Al³⁺和K⁺，
（1）结合①和②，判断原溶液中肯定含有的离子是：NH₄⁺、Fe³⁺，可以排除的离子是：CO₃^2-，故答案为：NH₄⁺、Fe³⁺；CO₃^2-；
（2）由③推知原溶液中一定有：SO₄^2-离子，其物质的量为：0.02mol，故答案为：SO₄^2-；0.02；
（3）综合（1）、（2）及题干信息，结合溶液中电荷守恒知识，还可以排除的离子是：Al³⁺和K⁺，该学习小组最终得出结论：该溶液由2种阳离子和3种阴离子组成，故答案为：Al³⁺和K⁺；2；3．

点评：本题考查离子方程式的有关计算，明确各个步骤发生的反应及离子共存条件是解本题关键，离子共存还常常与盐类水解、溶液酸碱性等知识点联合考查，题目难度中等．