Question

某工業(yè)廢水中僅含下表離子中的5種（不考慮水的電離及離子的水解），且各種離子的物質(zhì)的量濃度相等，均為0.1mol/L．

陽離子	K+　Cu2+　　Fe3+　  Al3+ 　　Fe2+
陰離子	Cl-　　 CO32-　 NO3-　 SO42-　 SiO32-

甲同學(xué)欲探究廢水的組成，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：
Ⅰ．用鉑絲蘸取少量溶液，在火焰上灼燒，無紫色火焰（透過藍(lán)色鈷玻璃觀察）．
Ⅱ．取少量溶液，加入KSCN溶液無明顯變化．
Ⅲ．另取溶液加入少量鹽酸，有無色氣體生成，該無色氣體遇空氣變成紅棕色，此時(shí)溶液依然澄清，且溶液中陰離子種類不變．
Ⅳ．向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成．
請推斷：
（1）由Ⅰ、Ⅱ判斷，溶液中一定不含有的陽離子是

 

（寫離子符號(hào)）．
（2）Ⅲ中加入少量鹽酸生成無色氣體的離子方程式是

 

．
（3）將Ⅲ中紅棕色氣體（標(biāo)況下）收集一滿試管然后倒扣入水中（假設(shè)溶質(zhì)不擴(kuò)散），所得溶液的物質(zhì)的量濃度為

 

mol/L（精確到千分位）
（4）甲同學(xué)最終確定原溶液中所含陽離子是

 

，陰離子是

 

．（寫離子符號(hào)）（5）另取100mL原溶液，加入足量的NaOH溶液，充分反應(yīng)后過濾，洗滌，灼燒至恒重，得到的固體質(zhì)量為

 

　g．

Answer 1

考點(diǎn)：常見離子的檢驗(yàn)方法

專題：

分析：Ⅰ．用鉑絲蘸取少量溶液，在火焰上灼燒，無紫色火焰（透過藍(lán)色鈷玻璃觀察），說明沒有K⁺．
Ⅱ．取少量溶液，加入KSCN溶液無明顯變化，說明沒有Fe²⁺．
Ⅲ．另取溶液加入少量鹽酸，有無色氣體生成，該無色氣體遇空氣變成紅棕色，此時(shí)溶液依然澄清，且溶液中陰離子種類不變，說明 Fe²⁺與NO₃^-和H⁺反應(yīng)生成NO，即溶液中有Fe²⁺、NO₃^-，加鹽酸溶液中陰離子種類不變，說明原溶液中有Cl^-，加鹽酸溶液依然澄清加鹽酸說明沒有SiO₃^2-；
Ⅳ．向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，說明有SO₄^2-；根據(jù)以上判斷分析．

解答： 解：Ⅰ．用鉑絲蘸取少量溶液，在火焰上灼燒，無紫色火焰（透過藍(lán)色鈷玻璃觀察），說明沒有K⁺．
Ⅱ．取少量溶液，加入KSCN溶液無明顯變化，說明沒有Fe²⁺．
Ⅲ．另取溶液加入少量鹽酸，有無色氣體生成，該無色氣體遇空氣變成紅棕色，此時(shí)溶液依然澄清，且溶液中陰離子種類不變，說明 Fe²⁺與NO₃^-和H⁺反應(yīng)生成NO，即溶液中有Fe²⁺、NO₃^-，加鹽酸溶液中陰離子種類不變，說明原溶液中有Cl^-，加鹽酸溶液依然澄清加鹽酸說明沒有SiO₃^2-；
Ⅳ．向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，說明有SO₄^2-；
（1）由Ⅰ、Ⅱ判斷，溶液中一定不含有的陽離子是K⁺、Fe³⁺，
故答案為：K⁺、Fe³⁺；
（2）Ⅲ中加入少量鹽酸生成無色氣體，是Fe²⁺與NO₃^-和H⁺反應(yīng)生成NO，其離子方程式：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺═3Fe³⁺+NO+2H₂O；
故答案為：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺═3Fe³⁺+NO+2H₂O；
（3）標(biāo)準(zhǔn)狀況下，將一充滿NO₂氣體的試管，倒扣于水中，至液面不再升高時(shí)，再充入氧氣可以使液面繼續(xù)上升至充滿試管，最后得到的硝酸，設(shè)試管體積為VL，最終試管中所得溶液的濃度為

VL 22.4L/mol

VL

=0.045mol/L，
故答案為：0.045；
（4）由以上推斷可知溶液中陰離子為 Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-，且各為0.1mol/L；已經(jīng)推斷出的陽離子是Fe²⁺，其濃度為0.1mol/L，由電荷守恒可知溶液中還有一種+2價(jià)陽離子，所以還有Cu²⁺，所以甲同學(xué)最終確定原溶液中所含陽離子是：Fe²⁺、Cu²⁺；陰離子是：Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-；
故答案為：Fe²⁺、Cu²⁺；Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-；
（5）另取100mL原溶液，加入足量的NaOH溶液，F(xiàn)e²⁺生成Fe（OH）₂，又被氧氣氧化為Fe（OH）₃，Cu²⁺生成Cu（OH）₂，充分反應(yīng)后過濾，洗滌，灼燒至恒重，得到的固體為Fe₂O₃和CuO，
根據(jù)元素守恒：n（CuO）=n（Cu²⁺）=cV=0.1mol/L×0.1L=0.01mol；n（Fe₂O₃）=

1

2

n（Fe²⁺）=0.005mol，
所以固體質(zhì)量為：m（CuO）+m（Fe₂O₃）=0.01mol×80g/mol+0.005mol×160g/mol=1.6g，
故答案為：1.6g．

點(diǎn)評：本題考查物質(zhì)的檢驗(yàn)、鑒別以及方程式的有關(guān)計(jì)算，題目難度中等，解答本題的關(guān)鍵是把握有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式的書寫．