Question

（12分）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- CO32- NO3- SO42- SiO32-

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，加入KSCN溶液無明顯變化。

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。

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 （寫離子符號）。

（2）Ⅲ中加入少量鹽酸生成無色氣體的的離子方程式是_________________________。

（3）將Ⅲ中紅棕色氣體（標況下）收集一滿試管然后倒扣入水中（假設(shè)溶質(zhì)不擴散），所得溶液的物質(zhì)的量濃度為 mol/L（精確到千分位）

（4）甲同學最終確定原溶液中所含陽離子是 ，陰離子是 。（寫離子符號）

（5）另取100mL原溶液，加入足量的NaOH溶液，充分反應(yīng)后過濾，洗滌，灼燒至恒重，得到的固體質(zhì)量為 g。

 

Answer 1

（共12分，每空2分）（1）K+ Fe3+（答對一個得1分，出現(xiàn)錯誤不得分）

（2）3Fe2+ + NO3- + 4H+ = 3Fe3+ + NO↑+ 2H2O （3）0.045

（4）Fe2+ 、Cu2+（答對一個得1分，出現(xiàn)錯誤不得分）；Cl-、NO3-、 SO42-（答對兩個得1分，出現(xiàn)錯誤不得分） （5）1.6

【解析】

試題分析：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(yīng)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SiO32-；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SO42-；則

（1）由Ⅰ、Ⅱ判斷，溶液中一定不含有的陽離子是K+、Fe3+；

（2）Ⅲ中加入少量鹽酸生成無色氣體，是Fe2+與NO3-和H+反應(yīng)生成NO，其離子方程式：3Fe2++NO3-+4H+＝3Fe3++NO+2H2O；

（3）將Ⅲ中所得紅棕色氣體為二氧化氮，通入水中，與水反應(yīng)生成NO，氣體變無色，所發(fā)生的化學方程式為3NO2+H2O═2HNO3+NO。設(shè)NO2的體積是V，則生成硝酸的物質(zhì)的量是，而溶液的體積是2V/3，因此所得溶液的濃度為mol÷2V/3L＝0.045mol/L；

（4）由以上推斷可知溶液中陰離子為 Cl-、NO3-、SO42-，且各為0.1mol/L；已經(jīng)推斷出的陽離子是Fe2+，其濃度為0.1mol/L，由電荷守恒可知溶液中還有一種+2價陽離子，所以還有Cu2+，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-、SO42-；

（5）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(yīng)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）＝0.5n（Fe2+）＝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。

考點：考查物質(zhì)的檢驗、鑒別以及方程式的有關(guān)計算