Question

13．某廢水中可能含有下列離子中的若干種：Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Cl^-、CO₃^2-、NO₃^-、SO₄^2-、SiO₃^2-．現(xiàn)進行如下實驗：
Ⅰ．取少量溶液，加入KSCN溶液，無明顯變化．
Ⅱ．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．
Ⅲ．向Ⅱ中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成．
Ⅳ．向Ⅱ中所得的溶液中加入過量濃氨水，僅有紅褐色沉淀生成．過濾，在所得濾液中加入鹽酸至酸性時，再加入氫氧化鈉溶液，有藍色沉淀生成（提示：氫氧化銅可以溶解在過量的濃氨水中）．
請回答下列問題：
（1）該廢水中一定含有的離子是Fe²⁺、Cu²⁺、NO₃^-、SO₄^2-，一定不含的離子是Fe³⁺、CO₃^2-、SiO₃^2-．
（2）實驗Ⅱ中加入少量鹽酸生成無色氣體的離子方程式是3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O．
（3）過濾除去Ⅳ中的藍色沉淀，調(diào)整濾液的pH為10.7左右時，加入鋁粉，反應產(chǎn)生氨氣和氮氣的體積比為1：4，其離子方程式為Al+NO₃^-+OH^-→AlO₂^-+NH₃+N₂+H₂O（未配平）．該反應中還原產(chǎn)物是NH₃和N₂．若除去0.2mol NO₃^-，要消耗鋁9.6g．

Answer 1

分析 Ⅰ．取少量溶液，加入KSCN溶液，無明顯變化，說明不含F(xiàn)e³⁺；
Ⅱ．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，無色氣體為iNO，則含有Fe²⁺、NO₃^-，不含CO₃^2-、SiO₃^2-；
Ⅲ．向Ⅱ中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，說明含有SO₄^2-；
Ⅳ．向Ⅱ中所得的溶液中加入過量濃氨水，僅有紅褐色沉淀生成．過濾，在所得濾液中加入鹽酸至酸性時，再加入氫氧化鈉溶液，有藍色沉淀生成，說明含有Cu²⁺，以此解答該題．

解答 解：Ⅰ．取少量溶液，加入KSCN溶液，無明顯變化，說明不含F(xiàn)e³⁺；
Ⅱ．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，無色氣體為iNO，則含有Fe²⁺、NO₃^-，不含CO₃^2-、SiO₃^2-；
Ⅲ．向Ⅱ中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，說明含有SO₄^2-；
Ⅳ．向Ⅱ中所得的溶液中加入過量濃氨水，僅有紅褐色沉淀生成．過濾，在所得濾液中加入鹽酸至酸性時，再加入氫氧化鈉溶液，有藍色沉淀生成，說明含有Cu²⁺，
（1）由以上分析可知一定含有Fe²⁺、Cu²⁺、NO₃^-、SO₄^2-，一定不含F(xiàn)e³⁺、CO₃^2-、SiO₃^2-，故答案為：Fe²⁺、Cu²⁺、NO₃^-、SO₄^2-；Fe³⁺、CO₃^2-、SiO₃^2-；
（2）實驗Ⅱ中加入少量鹽酸生成生成NO，反應的離子方程式為3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，故答案為：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（3）反應產(chǎn)生氨氣和氮氣的體積比為1：4，則配平方程式為：16Al+9NO₃^-+7OH^-=16AlO₂^-+4N₂↑+NH₃↑+2H₂O；化合價降低的生成物為還原產(chǎn)物，有NH₃和N₂，又已知0.2molNO₃^-，
 16Al+9NO₃^-+7OH^-=16AlO₂^-+4N₂↑+NH₃↑+2H₂O
 16      9
n（Al） 0.2mol
n（Al）=$\frac{3.2}{9}$mol
則Al的質(zhì)量為  $\frac{3.2}{9}$mol×27 g•mol^-1=9.6g，
故答案為：NH₃和N₂；9.6．

點評 本題考查無機物的推斷，側(cè)重考查常見離子的檢驗方法，題目難度中等，明確常見離子的性質(zhì)為解答關(guān)鍵，注意熟練掌握常見離子的檢驗方法，試題有利于培養(yǎng)學生的分析能力及靈活應用能力．