题目内容
【题目】某工业废水中可能含有如下几种阴阳离子：
阳离子 | Fe3+、Al3+、Fe2+、Ba2+、Na+ |
阴离子 | Cl－、CO32－、NO3－、SO42－、S2－ |
现对该废水样品进行以下研究：
Ⅰ．向试管中滴加浓盐酸，有少量的无色气体生成，气体遇空气立即变为红棕色；
Ⅱ．若向Ⅰ所得的溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成。
Ⅲ．若向Ⅰ所得的溶液中加入过量的NaOH溶液，有红褐色沉淀生成。过滤后向所得滤液中通入过量的CO2气体，有白色絮状沉淀生成。
根据上述实验，回答下列问题：
（1）该废水中一定含有的阴离子是 _____，一定不含有的阳离子是_____；
（2）写出Ⅰ中产生无色气体的反应的离子方程式：______；
（3）写出Ⅲ中通入过量CO2产生白色絮状沉淀所发生的反应离子方程式：______；
（4）在废水中加入新制氯水，测得溶液中c(Fe3+)＝1.0×10－2mol·L－1，c(Al3+)＝1.0×10－3mol·L－1。要想使Fe3+完全沉淀（离子浓度为1.0×10－5mol·L－1）而Al 3+不沉淀，则应调节溶液pH范围为______。（已知常温下Fe(OH)3的Ksp＝1.0×10－38，Al(OH)3的Ksp＝1.0×10－33）
【答案】 NO3—，SO42- Ba2+ 3Fe2++ NO3—+4H+ =3Fe2+NO↑+2H2O AlO2-+CO2+2H2O= Al(OH)3↓+HCO3- 3≤pH≤4
【解析】本题主要考查离子的检验。
Ⅰ．红棕色气体是二氧化氮，废水含有NO3－和还原性离子Fe2+、S2－中的一种；
Ⅲ．红褐色沉淀是氢氧化铁，表明废水含有铁元素的离子，白色絮状沉淀是氢氧化铝，表明废水含有Al3+。相应地不含有与Fe3+或Fe2+或Al3+发生反应的S2－、CO32－。
Ⅱ．白色沉淀是硫酸钡，废水含有SO42－。相应地不含有与SO42－发生反应的Ba2+。
（1）该废水中一定含有的阴离子是NO3-、SO42-，一定不含有的阳离子是Ba2+；
（2）Ⅰ中产生无色气体的反应是稀硝酸与Fe2+的反应，反应的离子方程式：3Fe2++NO3-+4H+=3Fe2+NO↑+2H2O；
（3）Ⅲ中通入过量CO2产生白色絮状沉淀，同时生成碳酸氢钠，所发生反应的离子方程式：AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-；
（4）要想使Fe3+完全沉淀就是控制c(Fe3+)≤1.0×10－5mol·L－1，则要求c(OH－)≥(
=1.0×10－11mol·L－1，pH≥3，Al3+不沉淀，c(Al3+)＝1.0×10－3mol·L－1，则要求c(OH－)≤(
=1.0×10－10mol·L－1，pH≤4，总之，应调节溶液pH范围为3≤pH≤4。
