Question

【题目】某废水中可能含有下列离子中的若干种：Fe3＋、Al3＋、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。

请回答下列问题：

(1)该废水中一定含有的离子是_________________________。

(2)实验Ⅱ中加入少量盐酸生成无色气体的离子方程式是______________________。

(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)。还原产物是_________，若除去0.2 mol NO3-，要消耗铝________g。

Answer 1

【答案】Fe2＋、Cu2＋、NO3-、SO42- 3Fe2＋＋NO3-＋4H＋=3Fe3＋＋NO↑＋2H2O NH3和N2 9.6

【解析】

I. 取少量溶液，加入KSCN溶液，无明显变化，证明溶液中不含Fe3＋；

Ⅱ. 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，说明是一氧化氮被氧化为二氧化氮，证明原溶液中一定含有NO3和Fe2+，根据离子共存知，溶液中不能有CO32、SiO32；

Ⅲ. 向Ⅱ中所得溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成，证明溶液中有SO42；

Ⅳ. 向Ⅱ中所得溶液中加入过量浓氨水，仅有红褐色沉淀生成，则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，则生成氢氧化铜沉淀，则溶液中含有Cu2+，据此分析解得。

I. 取少量溶液，加入KSCN溶液，无明显变化，证明溶液中不含Fe3＋；

Ⅱ. 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，说明是一氧化氮被氧化为二氧化氮，证明原溶液中一定含有NO3和Fe2+，根据离子共存知，溶液中不能有CO32、SiO32；

Ⅲ. 向Ⅱ中所得溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成，证明溶液中有SO42；

Ⅳ. 向Ⅱ中所得溶液中加入过量浓氨水，仅有红褐色沉淀生成，则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，则生成氢氧化铜沉淀，则溶液中含有Cu2+；

（1）由以上分析可知，该废水中一定含有的离子是Fe2＋、Cu2＋、NO3-、SO42-；

故答案为：Fe2＋、Cu2＋、NO3-、SO42-；

（2）实验II：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，说明是一氧化氮被氧化为二氧化氮，证明原溶液中一定含有NO3和Fe2+，NO3在酸性环境下具有强氧化性，能氧化Fe2＋，生成NO和Fe3＋、水，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，根据得失电子守恒、电荷守恒、元素守恒配平方程式为：16Al+9NO3+7OH=16AlO2+4N2↑+NH3↑+2H2O，含有元素化合价降低的生成物为还原产物，为NH3和N2；设除去0.2 mol NO3-，要消耗铝xg，根据方程式可列比例式，

16Al+9NO3+7OH=16AlO2+4N2↑+NH3↑+2H2O

16 9

x 0.2mol 则可得，，解得x=，则Al的质量为mol×27gmol1=9.6g；

故答案为：NH3和N2；9.6。