Question

19．某工业废水中仅含下表离子中的5种（不考虑水的电离及离子的水解），且各种离子的物质的量浓度相等，均为0.1mol/L．

阳离子	K+　Cu2+　Fe3+　Al3+　Fe2+
阴离子	Cl-　CO${\;}_{3}^{2-}$　NO${\;}_{3}^{-}$　SO${\;}_{4}^{2-}$　SiO${\;}_{3}^{2-}$

甲同学欲探究废水的组成，进行了如下实验：
Ⅰ．用铂丝蘸取少量溶液，在火焰上灼烧，无紫色火焰（透过蓝色钴玻璃观察）．
Ⅱ．取少量溶液于试管中，加入KSCN溶液后无明显变化．
Ⅲ．另取少量溶液于试管中，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，此时溶液依然澄清，且溶液中阴离子种类不变．
Ⅳ．向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成．
请推断：
（1）由Ⅰ、Ⅱ判断，溶液中一定不含有的阳离子是K⁺、Fe³⁺（写离子符号）．
（2）甲同学最终确定原溶液中所含阴离子是Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-（写离子符号）．
（3）Ⅲ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．
（4）另取100mL原溶液，加入足量的NaOH溶液，充分反应后过滤，洗涤，灼烧至恒重，得到的固体质量为1.6g．
（5）工业废水中常含有不同类型的污染物，可采用不同的方法处理．以下是乙同学针对含不同污染物的废水提出的处理措施和方法，其中正确的是D．

选项	污染物	处理措施	方法类别
A	废酸	加生石灰中和	物理法
B	Cu2+等重金属离子	加硫酸盐沉降	化学法
C	含复杂有机物的废水	通过微生物代谢	物理法
D	碱性的废水	用CO2中和	化学法

Answer 1

分析 Ⅰ．用铂丝蘸取少量溶液，在火焰上灼烧，无紫色火焰（透过蓝色钴玻璃观察），说明没有K⁺．
Ⅱ．取少量溶液，加入KSCN溶液无明显变化，说明没有Fe²⁺．
Ⅲ．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，此时溶液依然澄清，且溶液中阴离子种类不变，说明 Fe²⁺与NO₃^-和H⁺反应生成NO，即溶液中有Fe²⁺、NO₃^-，加盐酸溶液中阴离子种类不变，说明原溶液中有Cl^-，加盐酸溶液依然澄清加盐酸说明没有SiO₃^2-；
Ⅳ．向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，说明有SO₄^2-；根据以上判断分析．

解答 解：Ⅰ．用铂丝蘸取少量溶液，在火焰上灼烧，无紫色火焰（透过蓝色钴玻璃观察），说明没有K⁺．
Ⅱ．取少量溶液，加入KSCN溶液无明显变化，说明没有Fe²⁺．
Ⅲ．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，此时溶液依然澄清，且溶液中阴离子种类不变，说明 Fe²⁺与NO₃^-和H⁺反应生成NO，即溶液中有Fe²⁺、NO₃^-，加盐酸溶液中阴离子种类不变，说明原溶液中有Cl^-，加盐酸溶液依然澄清加盐酸说明没有SiO₃^2-；
Ⅳ．向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，说明有SO₄^2-；
（1）由Ⅰ、Ⅱ判断，溶液中一定不含有的阳离子是K⁺、Fe³⁺，
故答案为：K⁺、Fe³⁺；
（2）由以上推断可知溶液中阴离子为 Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-，且各为0.1mol/L；所以甲同学最终确定原溶液中所含阳离子是：Fe²⁺、Cu²⁺；阴离子是：Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-；
故答案为：Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-；
（3）Ⅲ中加入少量盐酸生成无色气体，是Fe²⁺与NO₃^-和H⁺反应生成NO，其离子方程式：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺═3Fe³⁺+NO+2H₂O；
故答案为：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺═3Fe³⁺+NO+2H₂O；
（4）另取100mL原溶液，加入足量的NaOH溶液，Fe²⁺生成Fe（OH）₂，又被氧气氧化为Fe（OH）₃，Cu²⁺生成Cu（OH）₂，充分反应后过滤，洗涤，灼烧至恒重，得到的固体为Fe₂O₃和CuO，
根据元素守恒：n（CuO）=n（Cu²⁺）=cV=0.1mol/L×0.1L=0.01mol；n（Fe₂O₃）=$\frac{1}{2}$n（Fe³⁺）=0.005mol，
所以固体质量为：m（CuO）+m（Fe₂O₃）=0.01mol×80g/mol+0.005mol×160g/mol=1.6g，
故答案为：1.6g．
（5）A、酸和碱的中和反应为化学反应，为化学法，故A错误；
B．硫酸铜可溶，所以不能沉淀除去，故B错误；
C．复杂有机物通过微生物代谢的过程是化学方法，故C错误；
D．二氧化碳是酸性气体，可以和碱之间反应，属于化学方法，故D正确，
故选D．

点评 本题考查物质的检验、鉴别以及方程式的有关计算，题目难度中等，解答本题的关键是把握有关反应的化学方程式的书写．