Question

19．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-　CO${\;}_{3}^{2-}$　NO${\;}_{3}^{-}$　SO${\;}_{4}^{2-}$　SiO${\;}_{3}^{2-}$

甲同學欲探究廢水的組成，進行了如下實驗：
Ⅰ．用鉑絲蘸取少量溶液，在火焰上灼燒，無紫色火焰（透過藍色鈷玻璃觀察）．
Ⅱ．取少量溶液于試管中，加入KSCN溶液后無明顯變化．
Ⅲ．另取少量溶液于試管中，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K⁺、Fe³⁺（寫離子符號）．
（2）甲同學最終確定原溶液中所含陰離子是Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-（寫離子符號）．
（3）Ⅲ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．
（4）另取100mL原溶液，加入足量的NaOH溶液，充分反應后過濾，洗滌，灼燒至恒重，得到的固體質(zhì)量為1.6g．
（5）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．以下是乙同學針對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D．

選項	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	化學法
C	含復雜有機物的廢水	通過微生物代謝	物理法
D	堿性的廢水	用CO2中和	化學法

Answer 1

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）由以上推斷可知溶液中陰離子為 Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-，且各為0.1mol/L；所以甲同學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：Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-；
（3）Ⅲ中加入少量鹽酸生成無色氣體，是Fe²⁺與NO₃^-和H⁺反應生成NO，其離子方程式：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺═3Fe³⁺+NO+2H₂O；
故答案為：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺═3Fe³⁺+NO+2H₂O；
（4）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）=$\frac{1}{2}$n（Fe³⁺）=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．
（5）A、酸和堿的中和反應為化學反應，為化學法，故A錯誤；
B．硫酸銅可溶，所以不能沉淀除去，故B錯誤；
C．復雜有機物通過微生物代謝的過程是化學方法，故C錯誤；
D．二氧化碳是酸性氣體，可以和堿之間反應，屬于化學方法，故D正確，
故選D．

點評 本題考查物質(zhì)的檢驗、鑒別以及方程式的有關(guān)計算，題目難度中等，解答本題的關(guān)鍵是把握有關(guān)反應的化學方程式的書寫．