Question

某种溶液仅含下表离子中的5种（不考虑水的电离与离子的水解），且各种离子的物质的量均为1mol。

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。
阳离子 、Ba2+、Fe2+、Al3+、Fe3+、Mg2+ 阴离子 、HCO-3、CO2-3、Cl-、NO-3、SO2-4
求：（1）溶液中 （填“一定”、“一定不”、“可能”）含有HCO-3或CO2-3，理由是 。（2）原溶液中所含的阴离子为 ，阳离子为 。（3）向原溶液中加入足量的盐酸，有无色气体生成的离子反应方程式为： 。（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 g。

为什么溶液中有碳酸根离子或碳酸氢跟离子阴离子种类就变化?为什么还有SO42-？
根据电荷守恒是怎么将其判断出来的？还有那个质量是怎么求？

Answer 1

1. 为什么溶液中有碳酸根离子或碳酸氢跟离子阴离子种类就变化?

往溶液中加入的是过量的盐酸，如果有碳酸根离子或碳酸氢跟离子的话会完全反应生成二氧化碳，所以就不可能保证阴离子种类没有变化。
2. 为什么还有SO42-？根据电荷守恒是怎么将其判断出来的？

根据3（Fe2+）+4（H+）+（NO3-)=NO+2（H2O）+3（Fe3+），在（NO3-)还有剩余的情况下，Fe2+必然全部被反应，剩余2/3mol的（NO3-)，加上进入体系的Cl-，则有3mol正电荷，负电荷只有2/3+4/3=2mol，所以必然还存在一种阴离子，溶液的总电荷才能平衡，既然没有碳酸根离子或碳酸氢跟离子，那就必然存在有SO42-。根据题意，1mol的SO42-存在的话，在最初始的溶液下（还没加盐酸时），负电荷为1+1+2=4mol，正电荷为2mol，所以必然还有一种带两个电荷的阳离子，有SO42-，所以不能为Ba2+，那就只能是Mg2+。
3. 还有那个质量是怎么求？
根据元素守恒，1mol的Mg2+产生1mol的MgO，质量为40g，1mol的Fe2+产生0.5mol的Fe2O3，质量为80g，加起来一共就是120g。

追问

“如果有碳酸根离子或碳酸氢跟离子的话会完全反应生成二氧化碳”，阴离子可能会变成什么？

追答

那样的话碳酸根离子或碳酸氢跟离子就没有了啊，就不符合题目中的“反应后的溶液中的阴离子的种类没有变化。”这个条件了反应生成的CO2气体和水。这两种阴离子就消失了。

追问

“在（NO3-)还有剩余的情况下，Fe2+必然全部被反应，剩余2/3mol的（NO3-)，加上进入体系的Cl-，则有3mol正电荷，负电荷只有2/3+4/3=2mol”
硝酸根的电荷数为2mol，氯离子的电荷数为1mol，负电荷不应该为3mol吗？

追答

硝酸根原本就只有1mol，被Fe2+反应掉1/3mol，所以只剩下2/3mol，所以只有2/3mol的负电荷。

追问

负电荷只有2/3+4/3=2mol 4/3又不懂了

追答

4/3mol是反应带来的Cl-，因为反应消耗了4/3mol的H+，也就对应体系内进入了4/3mol的Cl-。
未反应的HCl可以完全不用考虑（因为总是电荷守恒的）