Question

某溶液含有下表離子中的幾種（不考慮水的電離及離子的水解）．溶液中陰離子物質的量為0.2mol，陽離子物質的量為0.3mol，陽離子只有兩種．

陽離子	Ba2+　NH4+　 Fe3+　 Al3+　 Fe2+
陰離子	OH-　 CO32-　 Cl-　 SO32-　SO42-

①若向原溶液中加入過量稀鹽酸，無氣體生成，得到溶液A．
②向溶液A中加入過量稀HNO₃，再加AgNO₃溶液，溶液中析出白色沉淀．過濾，得濾液B．
③往B中加入過量NaOH溶液并加熱，有4.48L刺激性氣味氣體產生（不考慮氣體溶解于水或與水反應，體積已折算為標準狀況下的體積），同時有紅褐色沉淀生成．過濾，得濾液C，此過程中沉淀的量不減少．
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．
根據上述實驗回答下列問題．
（1）原溶液中一定不存在的陰離子是______．
（2）寫出③總的離子方程式______．
（3）若原溶液由一種鹽溶解于水制得，則該鹽的化學式為______．
（4）若原溶液由R和M（摩爾質量R＞M）兩種鹽溶解于水制得，則這兩種鹽的化學式為______，其物質的量之比為______．
ⅰ、M溶液中各離子濃度由大到小的順序為______．
ⅱ、實驗室用工業廢料制備鹽R，在利用重結晶方法精制該鹽時，需要趁熱過濾，原因是______．

Answer 1

解：（1）①若向原溶液中加入過量稀鹽酸，無氣體生成，得到溶液A，說明溶液中一定不含有CO₃^2-、SO₃^2-；
②向溶液A中加入過量稀HNO₃，再加AgNO₃溶液，溶液中析出白色沉淀，過濾，得濾液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⁺，硫酸鋇的物質的量為0.2mol，則SO₄^2-的物質的量為0.2mol，因溶液中陰離子物質的量為0.2mol，所以溶液中陰離子只有SO₄^2-，一定沒有Cl^-，
③往B中加入過量NaOH溶液并加熱，有4.48L（0.2mol）刺激性氣味氣體產生（不考慮氣體溶解于水或與水反應，體積已折算為標準狀況下的體積），同時有紅褐色沉淀生成．過濾，得濾液C，此過程中沉淀的量不減少，說明溶液B中含有NH₄⁺、
Fe³⁺或Fe²⁺、則原溶液中一定含有NH₄⁺、Fe³⁺或Fe²⁺，一定沒有OH^-、Al³⁺，因陽離子只有兩種，所以則原溶液中一定只有NH₄⁺、Fe³⁺或Fe²⁺，因NH₃的物質的量為0.2mol，根據NH₄⁺、～NH₃，得NH₄⁺的物質的量也為0.2mol，又因陽離子物質的量為0.3mol，陽離子只有兩種，所以Fe³⁺或Fe²⁺的物質的量為0.1mol，根據電荷守恒，離子為Fe²⁺，一定不含Fe³⁺，
綜上所述，溶液中的陽離子：NH₄⁺、Fe³⁺，陰離子有：SO₄^2-，一定沒有的離子是：Ba²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、OH^-、CO₃^2-、Cl^-、
SO₃^2-，原溶液中一定不存在的陰離子是OH^-、CO₃^2-、Cl^-、SO₃^2-，故答案為：OH^-、CO₃^2-、Cl^-、SO₃^2-；
（2）B與過量NaOH溶液并加熱，有4.48L刺激性氣味氣體產生，同時有紅褐色沉淀生成，方程式為：2NH₄⁺+Fe³⁺+5OH^-2NH₃↑+Fe（OH）₃↓+2H₂O，故答案為：2NH₄⁺+Fe³⁺+5OH^-2NH₃↑+Fe（OH）₃↓+2H₂O；
（3）溶液含有0.2molNH₄⁺，0.1molFe²⁺，0.2molFe²⁺，三者的個數之比為：2：1：2，
所以化學式為：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂，故答案為：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂；
（4）因兩種鹽溶解于水制得：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂，所以這兩種鹽的化學式為：（NH₄）₂SO₄和FeSO₄，物質的量之比為：1：1，因FeSO₄的相對分子質量大于和（NH₄）₂SO₄，所以M溶液為（NH₄）₂SO₄，因銨根離子水解，
所以離子濃度：c（NH₄⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-），
故答案為：（NH₄）₂SO₄和FeSO₄； 1：1；c（NH₄⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
（5）為減少過濾時該鹽的損失，因趁熱過濾，故答案為：減少過濾時該鹽的損失；
分析：先根據題目信息判斷：
①若向原溶液中加入過量稀鹽酸，無氣體生成，得到溶液A，說明溶液中一定不含有CO₃^2-、SO₃^2-；
②向溶液A中加入過量稀HNO₃，再加AgNO₃溶液，溶液中析出白色沉淀，過濾，得濾液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⁺，硫酸鋇的物質的量為0.2mol，則SO₄^2-的物質的量為0.2mol，因溶液中陰離子物質的量為0.2mol，所以溶液中陰離子只有SO₄^2-，一定沒有Cl^-，
③往B中加入過量NaOH溶液并加熱，有4.48L（0.2mol）刺激性氣味氣體產生（不考慮氣體溶解于水或與水反應，體積已折算為標準狀況下的體積），同時有紅褐色沉淀生成．過濾，得濾液C，此過程中沉淀的量不減少，說明溶液B中含有NH₄⁺、
Fe³⁺或Fe²⁺、則原溶液中一定含有NH₄⁺、Fe³⁺或Fe²⁺，一定沒有OH^-、Al³⁺，因陽離子只有兩種，所以則原溶液中一定只有NH₄⁺、Fe³⁺或Fe²⁺，因NH₃的物質的量為0.2mol，根據NH₄⁺、～NH₃，得NH₄⁺的物質的量也為0.2mol，又因陽離子物質的量為0.3mol，陽離子只有兩種，所以Fe³⁺或Fe²⁺的物質的量為0.1mol，根據電荷守恒，離子為Fe²⁺，一定不含Fe³⁺，
綜上所述，溶液中的陽離子：NH₄⁺、Fe³⁺，陰離子有：SO₄^2-，一定沒有的離子是：Ba²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、OH^-、CO₃^2-、Cl^-、SO₃^2-
（1）原溶液中一定不存在的陰離子是OH^-、CO₃^2-、Cl^-、SO₃^2-
（2）根據反應現象寫出化學方程式：
（3）根據溶液中存在的離子及個數之比來解答；
（4）根據（3）的化學式來解答；根據相對分子質量確定M的化學式，根據水解比較離子濃度的大小；
（5）根據趁熱過濾為減少過濾時該鹽的損失；
點評：本題考查了離子共存及離子方程式的有關計算，難度不大，離子共存是高考的熱點．