题目内容

13．某废水中可能含有下列离子中的若干种：Fe3+、Fe2+、Cu2+、Cl-、CO32-、NO3-、SO42-、SiO32-．现进行如下实验：
Ⅰ．取少量溶液，加入KSCN溶液，无明显变化．
Ⅱ．另取溶液加入少量盐酸，有无色气体生成，该无色气体遇空气变成红棕色．
Ⅲ．向Ⅱ中所得的溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成．
Ⅳ．向Ⅱ中所得的溶液中加入过量浓氨水，仅有红褐色沉淀生成．过滤，在所得滤液中加入盐酸至酸性时，再加入氢氧化钠溶液，有蓝色沉淀生成（提示：氢氧化铜可以溶解在过量的浓氨水中）．
请回答下列问题：
（1）该废水中一定含有的离子是Fe2+、Cu2+、NO3-、SO42-，一定不含的离子是Fe3+、CO32-、SiO32-．
（2）实验Ⅱ中加入少量盐酸生成无色气体的离子方程式是3Fe2++NO3-+4H+═3Fe3++NO↑+2H2O．
（3）过滤除去Ⅳ中的蓝色沉淀，调整滤液的pH为10.7左右时，加入铝粉，反应产生氨气和氮气的体积比为1：4，其离子方程式为Al+NO3-+OH-→AlO2-+NH3+N2+H2O（未配平）．该反应中还原产物是NH3和N2．若除去0.2mol NO3-，要消耗铝9.6g．

分析 Ⅰ．取少量溶液，加入KSCN溶液，无明显变化，说明不含Fe3+；
Ⅱ．另取溶液加入少量盐酸，有无色气体生成，该无色气体遇空气变成红棕色，无色气体为iNO，则含有Fe2+、NO3-，不含CO32-、SiO32-；
Ⅲ．向Ⅱ中所得的溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成，说明含有SO42-；
Ⅳ．向Ⅱ中所得的溶液中加入过量浓氨水，仅有红褐色沉淀生成．过滤，在所得滤液中加入盐酸至酸性时，再加入氢氧化钠溶液，有蓝色沉淀生成，说明含有Cu2+，以此解答该题．

解答 解：Ⅰ．取少量溶液，加入KSCN溶液，无明显变化，说明不含Fe3+；
Ⅱ．另取溶液加入少量盐酸，有无色气体生成，该无色气体遇空气变成红棕色，无色气体为iNO，则含有Fe2+、NO3-，不含CO32-、SiO32-；
Ⅲ．向Ⅱ中所得的溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成，说明含有SO42-；
Ⅳ．向Ⅱ中所得的溶液中加入过量浓氨水，仅有红褐色沉淀生成．过滤，在所得滤液中加入盐酸至酸性时，再加入氢氧化钠溶液，有蓝色沉淀生成，说明含有Cu2+，
（1）由以上分析可知一定含有Fe2+、Cu2+、NO3-、SO42-，一定不含Fe3+、CO32-、SiO32-，故答案为：Fe2+、Cu2+、NO3-、SO42-；Fe3+、CO32-、SiO32-；
（2）实验Ⅱ中加入少量盐酸生成生成NO，反应的离子方程式为3Fe2++NO3-+4H+═3Fe3++NO↑+2H2O，故答案为：3Fe2++NO3-+4H+═3Fe3++NO↑+2H2O；
（3）反应产生氨气和氮气的体积比为1：4，则配平方程式为：16Al+9NO3-+7OH-=16AlO2-+4N2↑+NH3↑+2H2O；化合价降低的生成物为还原产物，有NH3和N2，又已知0.2molNO3-，
 16Al+9NO3-+7OH-=16AlO2-+4N2↑+NH3↑+2H2O
 16      9
n（Al） 0.2mol
n（Al）=$\frac{3.2}{9}$mol
则Al的质量为  $\frac{3.2}{9}$mol×27 g•mol-1=9.6g，
故答案为：NH3和N2；9.6．

点评 本题考查无机物的推断，侧重考查常见离子的检验方法，题目难度中等，明确常见离子的性质为解答关键，注意熟练掌握常见离子的检验方法，试题有利于培养学生的分析能力及灵活应用能力．

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①溶液酸碱性的影响：已知S2O82-+H+═SO4-+HSO4-，由此判断，溶液酸性增强，降解4-CP的效果越好（填“越好”、“越差”或”无影响”）
②Fe2+浓度的影响：相同条件下，将不同浓度FeSO4溶液分别加入c（4-CP）=1.56×10-4  mol•L-1、c（Na2S2O8）=3.12×10-3mol•L-1的混合溶液中．反应240min后测得实验结果如图所示．

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A．反应开始一段时间内，4-CP降解率随Fe2+浓度的增大而增大，其原因是Fe2+能使Na2S2O8产生更多的SO-4•
B．Fe2+是4-CP降解反应的催化剂
C．当c（Fe2+）过大时，4-CP降解率反而下降，原因可能是Fe2+会与SO4发生反应，消耗部分SO4
D．4-CP降解率反而下降，原因可能是生成的Fe 3+水解使溶液的酸性增强，不利于降解反应的进行
③当c（Fe2+ ）=3.2×10-3  mol•L-1  时，4-CP降解的降解率为52.4%，4-CP降解平均反应速率的计算表达式为$\frac{1.56×1{0}^{-4}×52.4%}{240}$mol/（L/min）．
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A．Cu→Cu2+B．SO32-→SO2C．Fe2O3→FeD．MnO4-→Mn2+

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