Question

17．某废水中可能含有下列离子中的若干种：Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Cl^-、CO₃^2-、NO₃^-、SO₄^2-、SiO₃^2-．现进行如下实验：
a．取少量溶液，加入KSCN溶液，无明显变化
b．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
c．向b中所得溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成
d．向b中所得溶液中加入过量浓氨水，仅有红褪色沉淀生成，过滤，在所得溶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
（已知Cu²⁺与过量浓氨水反应生成四氨合铜离子）请回答下列问题：
（1）该废水一定含有的离子是Fe²⁺、Cu²⁺、NO₃^-、SO₄^2-；
（2）实验b中加入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d中的蓝色沉淀，调整溶液的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）．若除去0.2molNO₃^-，消耗铝9.6g．

Answer 1

分析 a．取少量溶液，加入KSCN溶液时无明显变化，证明溶液中不含铁离子；
b．另取溶液加入盐酸，有无色气体生成，该无色气体遇空气变成红棕色，说明是一氧化氮氧化为二氧化氮，证明原溶液中一定含有NO₃^-和Fe²⁺；则不能有CO₃^2-、SiO₃^2-；
c．向Ⅱ中所得溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，取原溶液加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，证明溶液中有SO₄^2-；
d．向Ⅱ中所得溶液中加入过量浓氨水，生成氢氧化铁红褐色沉淀，溶液中没有Al³⁺，过滤，在所得溶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，积生成氢氧化铜沉淀，则溶液中含有Cu²⁺；，据此进行解答．

解答 解：a．取少量溶液，加入KSCN溶液时无明显变化，证明溶液中不含铁离子，
b．另取溶液加入盐酸，有无色气体生成，该无色气体遇空气变成红棕色，说明是一氧化氮氧化为二氧化氮，证明原溶液中一定含有NO₃^-和Fe²⁺；则不能有CO₃^2-、SiO₃^2-；
c．向Ⅱ中所得溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，取原溶液加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，证明溶液中有SO₄^2-；
d．向Ⅱ中所得溶液中加入过量浓氨水，生成氢氧化铁红褐色沉淀，溶液中没有Al³⁺，过滤，在所得溶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，积生成氢氧化铜沉淀，则溶液中含有Cu²⁺，
（1）综上可知，该废水一定含有的离子是Fe²⁺、Cu²⁺、NO₃^-、SO₄^2-，
故答案为：Fe²⁺、Cu²⁺、NO₃^-、SO₄^2-；
（2）取溶液加入盐酸，有无色气体生成，该无色气体遇空气变成红棕色，说明是一氧化氮氧化为二氧化氮，则硝酸与亚铁离子反应生成NO和三价铁离子、水，其离子方程式为：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；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：9.6．

点评 本题考查了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．