Question

某廢水中僅含右表離子中的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．甲同學(xué)欲探究廢水的組成，進(jìn)行了如下實驗：

陽離子	K+	Cu2+	Fe3+	Al3+	Fe2+
陰離子	Cl-	CO   2- 3	NO   - 3	SO   2- 4	SiO   2- 3

I．用鉑絲蘸取少量溶液，在火焰上灼燒，透過藍(lán)色鈷玻璃觀察，無紫色火焰．
Ⅱ．取少量溶液，加入KSCN溶液無明顯變化．
Ⅲ．另取溶液加入鹽酸，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，溶液中一定不含的陽離子是

 

（寫離子符號）．
（2）Ⅲ中加鹽酸生成無色氣體的離子方程式是

 

．
（3）Ⅲ中所得紅棕色氣體是

 

，該氣體通入水中，氣體變尤色，所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（4）甲同學(xué)通過實驗現(xiàn)象并結(jié)合計算，最終確定原溶液中所含陽離子是

 

（寫離子符號，下同），陰離子是

 

．
（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．
（6）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(xué)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

 

（填選項編號）．

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(xué)法
C	合復(fù)雜有機(jī)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(xué)法

Answer 1

考點：常見離子的檢驗方法,常見的生活環(huán)境的污染及治理

專題：離子反應(yīng)專題

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(lán)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，說明有SO₄^2-，根據(jù)以上判斷分析；
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(xué)法的區(qū)別是否有新物質(zhì)生成．

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(lán)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，說明有SO₄^2-；
（1）由Ⅰ、Ⅱ判斷，溶液中一定不含有的陽離子是K⁺、Fe³⁺，故答案為：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，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，氣體變無色，所發(fā)生的化學(xué)方程式為3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO，故答案為：NO₂；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(xué)最終確定原溶液中所含陽離子是：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：1.6；
（6）A、酸和堿的中和反應(yīng)為化學(xué)反應(yīng)，為化學(xué)法，故A錯誤；
B．硫酸銅可溶，所以不能沉淀除去，故B錯誤；
C．復(fù)雜有機(jī)物通過微生物代謝的過程是化學(xué)方法，故C錯誤；
D．二氧化碳是酸性氣體，可以和堿之間反應(yīng)，屬于化學(xué)方法，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(guān)計算，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．