Question

17．研究工業(yè)廢棄物的處理和防治具有重要的意義．
（1）利用反應CH₄+2NO₂ $\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$N₂+CO₂+2H₂O可消除NO₂的污染，該反應中氧化劑是NO₂，當消耗CH₄的體積是11.2L（標準狀況下）時，理論上可處理1molNO₂．
（2）治理汽車尾氣中CO和NO的一種方法是：在汽車排氣管中安裝一個催化轉化裝置，該裝置能將CO和NO轉化為參與大氣循環(huán)的無毒氣體．該反應的化學方程式為2NO+2CO$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$N₂+2CO₂．
（3）某無色廢水中可能含有Fe³⁺、Al³⁺、Na⁺、Cl^-、OH^-、SO₄^2-、中的幾種離子．分別取三份廢水進行如下實驗：
I．進行焰色反應實驗，火焰為無色．
Ⅱ．取100mL廢水，加入足量的BaCl₂溶液，生成2.33g白色沉淀．
Ⅲ．取100mL廢水，逐滴加入1.0mol•L^-1的NaOH溶液，消耗NaOH溶液的體積與生成沉淀的質量如圖所示．
請根據上述信息回答下列問題：
①該廢水中一定不含有的離子是Fe³⁺、Na⁺、OH^-．
②實驗中需配制1.0mol•L^-1的NaOH溶液100mL，所需儀器除了玻璃棒、托盤天平、量筒、藥匙、燒杯、膠頭滴管，還缺少的儀器有100mL容量瓶．
③寫出圖中A→B反應的離子方程式：OH^-+Al（OH）₃=AlO₂^-+2H₂O．
④通過計算，該廢水中含有Cl^-（填“含有”或“不含有”）；若含有，則c（Cl^-）=0.1mol/L（若不含有，此問不必作答）．

Answer 1

分析 （1）根據元素化合價的變化來判斷氧化劑的化合價降低；根據反應方程式分析判斷；
（2）在催化劑條件下NO和CO反應，生成CO₂和N₂；
（3）無色廢水中不含Fe³⁺，
I．進行焰色反應實驗，火焰為無色，說明無鈉離子；
Ⅱ．取100mL廢水，加入足量的BaCl₂溶液，生成2.33g白色沉淀，說明溶液中含有硫酸根離子，而且物質的量為0.01mol；
Ⅲ．取100mL廢水，逐滴加入1.0mol•L^-1的NaOH溶液，說明溶液中含有鋁離子，而鋁離子的物質的量為：$\frac{×0.03}{3}$=0.01mol，由此分析解答．

解答 解：（1）二氧化氮中氮由+4價變成0價，所以二氧化氮是氧化劑，據反應CH₄+2NO₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$N₂+CO₂+2H₂O可知1mol的甲烷消耗2mol的二氧化氮，所以當消耗CH₄的體積是11.2L（標準狀況下）時，理論上可處理1molNO₂，故答案為：NO₂；1；
（2）在催化劑條件下NO和CO反應，生成CO₂和N₂，反應的方程式為2NO+2CO$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$N₂+2CO₂，故答案為：2NO+2CO$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$N₂+2CO₂；
（3）無色廢水中不含Fe³⁺，
Ⅱ．取100mL廢水，加入足量的BaCl₂溶液，生成2.33g白色沉淀，說明溶液中含有硫酸根離子，而且物質的量為0.01mol；
Ⅲ．取100mL廢水，逐滴加入1.0mol•L^-1的NaOH溶液，說明溶液中含有鋁離子，而鋁離子的物質的量為$\frac{1×0.03}{3}$=0.01mol，有鋁離子就不含氫氧根離子，根據電荷守恒，含有氯離子，n（Cl^-）=3n（Al³⁺）-2n（SO₄^2-）=3×0.01-2×0.01=0.01mol，則：
①該廢水中一定不含有的離子是Fe³⁺、Na⁺、OH^-，故答案為：Fe³⁺、Na⁺、OH^-；
②實驗中需配制1.0mol•L^-1的NaOH溶液100mL，所需儀器除了玻璃棒、托盤天平、量筒、藥匙、燒杯、膠頭滴管，還缺少的儀器有100ml的容量瓶，故答案為：100mL容量瓶；
③圖中A→B反應是氫氧化鋁溶解生成偏鋁酸鈉，離子方程方程式為：OH^-+Al（OH）₃=AlO₂^-+2H₂O，故答案為：OH^-+Al（OH）₃=AlO₂^-+2H₂O；
④根據電荷守恒，該廢水中含有Cl^-；則c（Cl^- ）=$\frac{0.01}{0.1}$=0.1mol•L^-1，故答案為：含有；0.1mol•L^-1..

點評 本題主要考查氧化還原反應的計算，化學方程式的書寫，離子共存的判斷與計算．