题目内容

2012年3月22日是第二十届“世界水日”，保护水资源，从我做起！
（1）ClO₂和Cl₂（还原产物都为Cl^-）是生活中常用的消毒剂．当消耗等物质的量的两种物质时，ClO₂的消毒效率是Cl₂的

倍．
（2）自来水厂常用高铁酸钠（Na₂FeO₄，强氧化剂）改善水质．简述高铁酸钠用于杀菌消毒同时又起到净水作用的原理

．
（3）某无色废水中可能含有Fe²⁺、Al³⁺、Na⁺、NO₃^-、CO₃^2-、SO₄^2-离子中的几种，为分析其成分，分别取废水样品100mL，进行了三组实验，其操作和有关现象如图所示：

请根据上图回答下列问题：
①实验中需配制1.0mol/L的NaOH溶液100mL，所需仪器除了玻璃棒、托盘天平、量筒、药匙、烧杯、胶头滴管，还缺少的仪器为

．
②实验③中沉淀量由A→B过程中所发生反应的离子方程式为

．
③试确定NO₃^-是否存在？

（填“存在”、“不存在”或“不确定”），若存在，试计算c(NO3-)=

（若不存在，此问不必作答）．

分析：（1）每摩尔Cl₂得到2mol电子，而每摩尔ClO₂得到5mol电子，故为2.5倍；
（2）高铁酸钠具有强氧化性，可用于杀菌消毒，还原生成Fe³⁺，Fe³⁺发生水解生成氢氧化铁胶体吸附水中的杂质；
（3）配制1.0mol/L的NaOH溶液100mL，根据实验步骤所需仪器：玻璃棒、托盘天平、量筒、药匙、烧杯、胶头滴管、100mL容量瓶；
②实验③中A→B过程是Al（OH）₃与OH^-发生反应；
③根据实验①确定无Na⁺，根据实验②确定有SO₄^2-，根据实验③确定有Al³⁺和Fe²⁺，因为CO₃^2-与Al³⁺不能共存，所以无CO₃^2-；故溶液中存在的离子为：Al³⁺、SO₄^2-，根据硫酸钡沉淀求出n（SO₄^2-），根据图象求出n（Al³⁺）和n（Fe²⁺），再根据电荷守恒确定有没有NO₃^-．

解答：解：（1）ClO₂和Cl₂的还原产物都为Cl^-，每摩尔Cl₂得到2mol电子，而每摩尔ClO₂得到5mol电子，则所需Cl₂的物质的量是ClO₂的2.5倍，故答案为：2.5；
（2）高铁酸钠具有强氧化性，可用于杀菌消毒，还原生成Fe³⁺，Fe³⁺发生水解生成氢氧化铁胶体吸附水中的杂质，可用来除去水中的悬浮物，达到净水的目的，
故答案为：FeO₄^2-有强的氧化性，能杀菌消毒，本身被还原为Fe³⁺，Fe³⁺发生水解生成氢氧化铁胶体吸附水中的杂质，达到净水的目的；
（3）配制1.0mol/L的NaOH溶液100mL，根据实验步骤所需仪器：玻璃棒、托盘天平、量筒、药匙、烧杯、胶头滴管、100mL容量瓶；故答案为：100mL容量瓶；
②实验③中A→B过程是Al（OH）₃与OH^-发生反应，其方程式为：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案为：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
③根据实验①确定无Na⁺，根据实验②确定有SO₄^2-，根据实验③确定有Al³⁺无Fe²⁺，因为CO₃^2-与Al³⁺不能共存，所以无CO₃^2-；故溶液中存在的离子为：Al³⁺、SO₄^2-，已知硫酸钡沉淀为2.33g，则n（SO₄^2-）=

2.33g

233g/mol

=0.01mol，
根据图象可知与Al（OH）₃的OH^-为：n（OH^-）=0.005mol，
Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓
n（Al³⁺） 0.005mol n（Fe²⁺） 0.035-3n（Al³⁺）
所以n（Al³⁺）=0.005mol，n（Fe²⁺）=0.01mol 所以溶液中Fe²⁺和Al³⁺所带正电荷与SO₄^2-所带负电荷不相等，因此存在NO₃^-，
设NO₃^-物质的量为nmol，根据电荷守恒得：3n（Al³⁺）+2n（Fe²⁺）=2n（SO₄^2-）+n（NO₃^-）所以n（NO₃^-）=0.015mol，所以c（NO₃^-）═

0.015mol

0.1L

=0.15mol/L，
故答案为：存在；0.15mol/L．

点评：本题考查了常见离子检验，现象的判断和离子检验，关键是图象分析离子特征和离子共存的判断，题目难度中等．