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(yáng)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(wú)紫色火焰（透過(guò)藍(lán)色鈷玻璃觀察）．
Ⅱ．取少量溶液，加入KSCN溶液無(wú)明顯變化．
Ⅲ．另取溶液加入少量鹽酸，有無(wú)色氣體生成，該無(wú)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(qǐng)推斷
（1）由Ⅰ、Ⅱ判斷，溶液中一定不含有的陽(yáng)離子是______（寫離子符號(hào)）．
（2）Ⅲ中加入少量鹽酸生成無(wú)色氣體的離子方程式是______．
（3）將Ⅲ中所得紅棕色氣體通入水中，氣體變無(wú)色，所發(fā)生的化學(xué)方程式______
（4）甲同學(xué)最終確定原溶液中所含陽(yáng)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(guò)濾，洗滌，灼燒至恒重，得到的固體質(zhì)量為______ g．
（6）工業(yè)廢水中常含有不同類型的污染物，可采用不同的方法處理．以下是乙同學(xué)針對(duì)含不同污染物的廢水提出的處理措施和方法，其中正確的是______

選項(xiàng)	污染物	處理措施	方法類別
A	廢酸	加生石灰中和	物理法
B	Cu2+等重金屬離子	加硫酸鹽沉降	化學(xué)法
C	含復(fù)雜有機(jī)物的廢水	通過(guò)微生物代謝	物理法
D	堿性的廢水	用CO2來(lái)中和	化學(xué)法

Answer 1

【答案】分析：Ⅰ．用鉑絲蘸取少量溶液，在火焰上灼燒，無(wú)紫色火焰（透過(guò)藍(lán)色鈷玻璃觀察），判斷無(wú)鉀離子；
Ⅱ．取少量溶液，加入KSCN溶液無(wú)明顯變化，無(wú)三價(jià)鐵離子；
Ⅲ．另取溶液加入少量鹽酸，有無(wú)色氣體生成，該無(wú)色氣體遇空氣變成紅棕色，判斷紅棕色氣體為二氧化氮，無(wú)色氣體為一氧化氮；此時(shí)溶液依然澄清，推斷溶液中含有NO₃^-和Fe²⁺；且溶液中陰離子種類不變，各離子的物質(zhì)的量均為0.1mol，根據(jù)電荷守恒可知還應(yīng)含有Cu²⁺，若向原溶液中加入足量的NaOH溶液，充分反應(yīng)后過(guò)濾，洗滌，灼燒至恒重，得到的固體是氧化鐵和氧化銅，根據(jù)鐵原子、銅原子守恒計(jì)算固體質(zhì)量，根據(jù)反應(yīng)3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O的離子方程式計(jì)算相關(guān)物理量；
Ⅳ． 向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，證明含有SO₄^2-．
解答：解：（1）Ⅰ、Ⅱ判斷，溶液中一定不含有的陽(yáng)離子是K⁺、Fe³⁺，故答案為：K⁺、Fe³⁺；
（2））Ⅲ中加入少量鹽酸生成無(wú)色氣體，推斷溶液中含有NO₃^-和Fe²⁺；反應(yīng)的離子方程式是：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案為：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（3）將Ⅲ中所得紅棕色氣體通入水中，氣體變無(wú)色，所發(fā)生的化學(xué)方程式：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，
故答案為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
（4）若向溶液中加入KSCN溶液，無(wú)明顯變化，說(shuō)明原溶液中不含F(xiàn)e³⁺；若向溶液中加入過(guò)量的鹽酸，有氣體生成，溶液中陰離子種類不變，說(shuō)明原溶液中含有Cl^-，該氣體只能是NO，說(shuō)明含有具有氧化性的NO₃^-和還原性的Fe²⁺，若向溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，說(shuō)明原溶液中含有SO₄^2-，各離子的物質(zhì)的量均為0.1mol，根據(jù)電荷守恒可知還應(yīng)含有Cu²⁺，所以原溶液中所含陽(yáng)離子是Fe²⁺、Cu²⁺；陰離子是NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-，
故答案為：Fe²⁺、Cu²⁺；NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-；
（5）原溶液中所含陽(yáng)離子是Fe²⁺、Cu²⁺，若向原溶液中加入足量的NaOH溶液，充分反應(yīng)后過(guò)濾，洗滌，灼燒至恒重，得到的固體是CuO、Fe₂O₃，根據(jù)題意各離子的物質(zhì)的量均為0.01mol可知m（CuO）=0.01mol×80g/mol=0.8g，m（Fe₂O₃）=×0.01mol×160g/mol=0.8g，所得固體的質(zhì)量為0.8g+0.8g=1.6g，
故答案為：1.6；
（6）污染治理要求能除掉有毒的物質(zhì)，新生成的物質(zhì)對(duì)環(huán)境無(wú)污染，物理法與化學(xué)法的區(qū)別是否有新物質(zhì)生成．
A、酸和堿的中和反應(yīng)為化學(xué)反應(yīng)，為化學(xué)法，故A錯(cuò)誤；
B．硫酸銅可溶，所以不能沉淀除去，故B錯(cuò)誤；
C．含苯廢水中的苯通過(guò)微生物代謝，這是化學(xué)方法，故C錯(cuò)誤；
D．堿性的廢水與二氧化碳反應(yīng)生成的碳酸鹽和水，無(wú)污染，故D正確；
故選D．
點(diǎn)評(píng)：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，解答本題注意把握有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式的書寫．注意物理法與化學(xué)法的區(qū)別是否有新物質(zhì)生成是解題的關(guān)鍵．