Question

（本題共14分）某工業(yè)廢水中可能含有如下幾種陰陽離子：

陽離子	Fe3+、Al3+、Fe2+、Ba2+、Na+
陰離子	Cl－、CO32－、NO3－、SO42－、SiO32－

現(xiàn)對該廢水樣品進行以下研究：

Ⅰ．向試管中滴加濃鹽酸，有少量的無色氣體生成，氣體遇空氣立即變?yōu)榧t棕色；

Ⅱ．若向Ⅰ所得的溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成。

Ⅲ．若向Ⅰ所得的溶液中加入過量的NaOH溶液，有紅褐色沉淀生成。過濾后向所得濾液中通入過量的CO2氣體，有白色絮狀沉淀生成。

根據(jù)上述實驗，回答下列問題：

（1）該廢水中一定含有的陰離子是　　　　　　　　　，一定不含有的陽離子是　　　　　　　 ；

（2）寫出Ⅲ的所得濾液中通入過量的CO2氣體生成白色絮狀沉淀的離子方程式（只寫這一個）：　　　　　　　　 ；

（3）已知用鋁粉可以除去廢水中的一種陰離子（X）。若控制溶液的pH為10.7左右，再加入鋁粉，除去X離子的同時產(chǎn)生氨氣和氮氣，且體積比為1﹕4，完成下列反應(yīng)的離子方程式并配平：(X用具體的離子符號表示)Al　 +　 X +　 OH－�。紸lO2－+　 NH3　 +　 N2　 +　　。該反應(yīng)的還原產(chǎn)物是　　　 。若除去0.2mol X離子，要消耗鋁　　　　　　　　　 g。

（4）若將廢水中的鐵元素完全轉(zhuǎn)化成Fe3+，此時測得c(Fe3+)＝1.0×10－2mol·L－1，要想將其轉(zhuǎn)換為Fe(OH)3沉淀而除去，則應(yīng)調(diào)節(jié)溶液pH至少大于　　　　　　　　　　　 。（已知常溫下Fe(OH)3的Ksp＝1.0×10－38）

 

Answer 1

（1）NO3－　 SO42－; Ba2+ （2）AlO2－+CO2+2H2O＝Al(OH)3↓+HCO3－

（3）16Al + 9NO3－+ 7OH－ ＝16AlO2－　 + NH3↑+ 4N2↑+ 2H2O；NH3 、N2�。� 9.6g （4）2

【解析】

試題分析：向試管中滴加濃鹽酸，有少量的無色氣體生成，氣體遇空氣立即變?yōu)榧t棕色，該氣體是NO，紅棕色氣體是NO2，這說明在反應(yīng)中硝酸根被還原為NO，因此一定含有NO3－、Fe2+，則CO32－、SiO32－一定不存在；若向Ⅰ所得的溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成，該沉淀是硫酸鋇，所以一定含有硫酸根，則一定沒有鋇離子；若向Ⅰ所得的溶液中加入過量的NaOH溶液，有紅褐色沉淀生成，該沉淀是氫氧化鐵，但由于亞鐵離子被還原生成了鐵離子，所以不能確定是否含有離子。過濾后向所得濾液中通入過量的CO2氣體，有白色絮狀沉淀生成，該沉淀是氫氧化鋁，則一定含有鋁離子。

（1）該廢水中一定含有的陰離子是NO3－、SO42－，一定不含有的陽離子是Ba2+；

（2）所得濾液中通入過量的CO2氣體生成白色絮狀沉淀的離子方程式為AlO2－+CO2+2H2O＝Al(OH)3↓+HCO3－。

（3）設(shè)氨氣是1mol，則氮氣是4mol，氨氣和氮氣均是還原產(chǎn)物，則根據(jù)電子守恒，N 得到（40+8）e-,故 Al 失去 48 e-，系數(shù)為 16 根據(jù) N 原子守恒得到系數(shù) 9，根據(jù)電荷守恒得到系數(shù) 7，最后為水，即16Al + 9NO3－+ 7OH－ ＝16AlO2－　 + NH3↑+ 4N2↑+ 2H2O；若除去0.2mol X離子，則消耗鋁的質(zhì)量是×0.2mol×27g/mol＝9.6g。

（4）Ksp(沉淀平衡常數(shù))＝[Fe3+][OH-]3＝1.0×10－2 [OH-]3＝1.0×10－38，所以[OH-]=10-12，則[H+]=10-2。所以pH＝2。

考點：考查離子共存、離子檢驗、氧化還原反應(yīng)陰極溶度積常數(shù)的應(yīng)用