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）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）
（2）Ⅲ中加入少量鹽酸生成無色氣體的離子方程式是

 

．
（3）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

 

 g．
（4）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

 

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來中和	化學法

Answer 1

考點：常見離子的檢驗方法

專題：物質(zhì)檢驗鑒別題

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），判斷無鉀離子；
Ⅱ．取少量溶液，加入KSCN溶液無明顯變化，無三價鐵離子；
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，判斷紅棕色氣體為二氧化氮，無色氣體為一氧化氮；此時溶液依然澄清，推斷溶液中含有NO₃^-和Fe²⁺；且溶液中陰離子種類不變，各離子的物質(zhì)的量均為0.1mol，根據(jù)電荷守恒可知還應含有Cu²⁺，若向原溶液中加入足量的NaOH溶液，充分反應后過濾，洗滌，灼燒至恒重，得到的固體是氧化鐵和氧化銅，根據(jù)鐵原子、銅原子守恒計算固體質(zhì)量，根據(jù)反應3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O的離子方程式計算相關物理量；
Ⅳ． 向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，證明含有SO₄^2-．

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），判斷無鉀離子；
Ⅱ．取少量溶液，加入KSCN溶液無明顯變化，無三價鐵離子；
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，判斷紅棕色氣體為二氧化氮，無色氣體為一氧化氮；此時溶液依然澄清，推斷溶液中含有NO₃^-和Fe²⁺；且溶液中陰離子種類不變，各離子的物質(zhì)的量均為0.1mol，根據(jù)電荷守恒可知還應含有Cu²⁺，若向原溶液中加入足量的NaOH溶液，充分反應后過濾，洗滌，灼燒至恒重，得到的固體是氧化鐵和氧化銅，根據(jù)鐵原子、銅原子守恒計算固體質(zhì)量，根據(jù)反應3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O的離子方程式計算相關物理量；
Ⅳ． 向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，證明含有SO₄^2-．
（1）若向溶液中加入KSCN溶液，無明顯變化，說明原溶液中不含F(xiàn)e³⁺；若向溶液中加入過量的鹽酸，有氣體生成，溶液中陰離子種類不變，說明原溶液中含有Cl^-，該氣體只能是NO，說明含有具有氧化性的NO₃^-和還原性的Fe²⁺，若向溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，說明原溶液中含有SO₄^2-，各離子的物質(zhì)的量均為0.1mol，根據(jù)電荷守恒可知還應含有Cu²⁺，所以原溶液中所含陽離子是Fe²⁺、Cu²⁺；陰離子是NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-，
故答案為：Fe²⁺、Cu²⁺；NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-；
（2）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；
（3）原溶液中所含陽離子是Fe²⁺、Cu²⁺，若向原溶液中加入足量的NaOH溶液，充分反應后過濾，洗滌，灼燒至恒重，得到的固體是CuO、Fe₂O₃，根據(jù)題意各離子的物質(zhì)的量均為0.01mol可知m（CuO）=0.01mol×80g/mol=0.8g，m（Fe₂O₃）=

1

2

×0.01mol×160g/mol=0.8g，所得固體的質(zhì)量為0.8g+0.8g=1.6g，
故答案為：1.6；
（4）污染治理要求能除掉有毒的物質(zhì)，新生成的物質(zhì)對環(huán)境無污染，物理法與化學法的區(qū)別是否有新物質(zhì)生成．
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．含苯廢水中的苯通過微生物代謝，這是化學方法，故C錯誤；
D．堿性的廢水與二氧化碳反應生成的碳酸鹽和水，無污染，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計算，題目難度中等，解答本題注意把握有關反應的化學方程式的書寫．注意物理法與化學法的區(qū)別是否有新物質(zhì)生成是解題的關鍵．