Question

已知某溶液中可能含有NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-、NH₄⁺、Fe³⁺、Al³⁺和K⁺中的幾種，且所含陰離子的物質的量相等．為確定該溶液的成分，某學習小組做了如下實驗：
①取該溶液100mL，加入過量NaOH溶液，加熱，得到0.02mol氣體，同時產生紅褐色沉淀；
②將沉淀過濾、洗滌、灼燒，得到1.6g固體；
③向上述濾液中加入足量BaCl₂溶液，得到4.66g不溶于鹽酸的沉淀．
請回答下列問題：
（1）結合①和②，判斷原溶液中肯定含有的離子是

 

，可以排除的離子是

 

．
（2）由③推知原溶液中一定有

 

離子，其物質的量為

 

mol．
（3）綜合（1）、（2）及題干信息，結合溶液中電荷守恒知識，還可以排除的離子是

 

．該學習小組最終得出結論：該溶液由

 

種陽離子（填數字，下同）和

 

種陰離子組成．

Answer 1

考點：常見離子的檢驗方法,離子共存問題

專題：離子反應專題

分析：某溶液可能含有NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-、NH₄⁺、Fe³⁺、Al³⁺和K⁺，①取該溶液100mL，加入過量NaOH溶液，加熱，得到0.02mol氣體，同時產生紅褐色沉淀，那么一定存在：NH₄⁺、Fe³⁺，根據原子守恒知，n（NH₄⁺）=0.02mol，根據離子共存知，溶液中不存在CO₃^2-；
②過濾，洗滌，灼燒，得到1.6g固體為Fe₂O₃，n（Fe₂O₃）=

1.6g

160g/mol

=0.01mol，根據Fe原子守恒得n（Fe³⁺）=2n（Fe₂O₃）=0.02mol；
③向上述濾液中加足量BaCl₂溶液，得到4.66g不溶于鹽酸的沉淀，該白色沉淀是BaSO₄，n（BaSO₄）=

4.66g

233g/mol

=0.02mol，根據硫酸根離子守恒得n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）=0.02mol，由于所含陰離子的物質的量相等，且溶液中存在電荷守恒，根據電荷守恒知，陽離子所帶電荷=0.02×3+0.02=0.08mol，陰離子所帶電荷=2×0.02mol=0.04mol，所以溶液中一定還存在陰離子Cl^-0.02mol和NO₃^-0.02mol，且不可能存在Al³⁺和K⁺，據此分析解答即可．

解答： 解：某溶液可能含有NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-、NH₄⁺、Fe³⁺、Al³⁺和K⁺，①取該溶液100mL，加入過量NaOH溶液，加熱，得到0.02mol氣體，同時產生紅褐色沉淀，那么一定存在：NH₄⁺、Fe³⁺，根據原子守恒知，n（NH₄⁺）=0.02mol，根據離子共存知，溶液中不存在CO₃^2-；
②過濾，洗滌，灼燒，得到1.6g固體為Fe₂O₃，n（Fe₂O₃）=

1.6g

160g/mol

=0.01mol，根據Fe原子守恒得n（Fe³⁺）=2n（Fe₂O₃）=0.02mol；
③向上述濾液中加足量BaCl₂溶液，得到4.66g不溶于鹽酸的沉淀，該白色沉淀是BaSO₄，n（BaSO₄）=

4.66g

233g/mol

=0.02mol，根據硫酸根離子守恒得n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）=0.02mol，由于所含陰離子的物質的量相等，且溶液中存在電荷守恒，根據電荷守恒知，陽離子所帶電荷=0.02×3+0.02=0.08mol，陰離子所帶電荷=2×0.02mol=0.04mol，所以溶液中一定還存在陰離子Cl^-0.02mol和NO₃^-0.02mol，且不可能存在Al³⁺和K⁺，
依據分析：溶液中一定存在：NH₄⁺、Fe³⁺、SO₄^2-、NO₃^-、Cl^-、且物質的量均為：0.02mol，一定不存在：CO₃^2-、Al³⁺和K⁺，
（1）結合①和②，判斷原溶液中肯定含有的離子是：NH₄⁺、Fe³⁺，可以排除的離子是：CO₃^2-，故答案為：NH₄⁺、Fe³⁺；CO₃^2-；
（2）由③推知原溶液中一定有：SO₄^2-離子，其物質的量為：0.02mol，故答案為：SO₄^2-；0.02；
（3）綜合（1）、（2）及題干信息，結合溶液中電荷守恒知識，還可以排除的離子是：Al³⁺和K⁺，該學習小組最終得出結論：該溶液由2種陽離子和3種陰離子組成，故答案為：Al³⁺和K⁺；2；3．

點評：本題考查離子方程式的有關計算，明確各個步驟發(fā)生的反應及離子共存條件是解本題關鍵，離子共存還常常與鹽類水解、溶液酸堿性等知識點聯(lián)合考查，題目難度中等．