Question

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(yáng)離子	K+  Cu2+   Fe3+   Al3+   Fe2+
陰離子	Cl-CO32-  NO3-  SO42-  SiO32-

甲同學(xué)欲探究廢水的組成，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：
Ⅰ．用鉑絲蘸取少量溶液，在火焰上灼燒，無(wú)紫色火焰（透過藍(lán)色鈷玻璃觀察）．
Ⅱ．取少量溶液，加入KSCN溶液無(wú)明顯變化．
Ⅲ．另取溶液加入少量鹽酸，有無(wú)色氣體生成，該無(wú)色氣體遇空氣變成紅棕色，此時(shí)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(qǐng)推斷：
（1）由Ⅰ、Ⅱ判斷，溶液中一定不含有的陽(yáng)離子是

K⁺、Fe³⁺

（寫離子符號(hào)）．
（2）Ⅲ中加入少量鹽酸生成無(wú)色氣體的離子方程式是

3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺═3Fe³⁺+NO+2H₂O

．
（3）將Ⅲ中所得紅棕色氣體通入水中，氣體變無(wú)色，所發(fā)生的化學(xué)方程式為

3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO

．
（4）甲同學(xué)最終確定原溶液中所含陽(yáng)離子是

Fe²⁺、Cu²⁺

，陰離子是

Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-

（寫離子符號(hào)）．
（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

1.6g

 g．

Answer 1

分析：Ⅰ．用鉑絲蘸取少量溶液，在火焰上灼燒，無(wú)紫色火焰（透過藍(lán)色鈷玻璃觀察），說(shuō)明沒有K⁺．
Ⅱ．取少量溶液，加入KSCN溶液無(wú)明顯變化，說(shuō)明沒有Fe²⁺．
Ⅲ．另取溶液加入少量鹽酸，有無(wú)色氣體生成，該無(wú)色氣體遇空氣變成紅棕色，此時(shí)溶液依然澄清，且溶液中陰離子種類不變，說(shuō)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(shuō)明原溶液中有Cl^-，加鹽酸溶液依然澄清加鹽酸說(shuō)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(shuō)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(wú)紫色火焰（透過藍(lán)色鈷玻璃觀察），說(shuō)明沒有K⁺．
Ⅱ．取少量溶液，加入KSCN溶液無(wú)明顯變化，說(shuō)明沒有Fe²⁺．
Ⅲ．另取溶液加入少量鹽酸，有無(wú)色氣體生成，該無(wú)色氣體遇空氣變成紅棕色，此時(shí)溶液依然澄清，且溶液中陰離子種類不變，說(shuō)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(shuō)明原溶液中有Cl^-，加鹽酸溶液依然澄清加鹽酸說(shuō)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(shuō)明有SO₄^2-；
（1）由Ⅰ、Ⅱ判斷，溶液中一定不含有的陽(yáng)離子是K⁺、Fe³⁺，
故答案為：K⁺、Fe³⁺；
（2）Ⅲ中加入少量鹽酸生成無(wú)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；
故答案為：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(wú)色，所發(fā)生的化學(xué)方程式為3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO，
故答案為：3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO；
（4）由以上推斷可知溶液中陰離子為 Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-，且各為0.1mol/L；已經(jīng)推斷出的陽(yáng)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(jià)陽(yáng)離子，所以還有Cu²⁺，所以甲同學(xué)最終確定原溶液中所含陽(yáng)離子是：Fe²⁺、Cu²⁺；陰離子是：Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-；
故答案為：Fe²⁺、Cu²⁺；Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-；
（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）=

1

2

n（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．

點(diǎn)評(píng)：本題考查物質(zhì)的檢驗(yàn)、鑒別以及方程式的有關(guān)計(jì)算，題目難度中等，解答本題的關(guān)鍵是把握有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式的書寫．