题目内容

17．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-  CO32-NO3-SO42-SiO32-
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，加入KSCN溶液无明显变化．
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与原溶液中种类相同．
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）仅由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）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．
（3）将Ⅲ中所得红棕色气体通入水中，气体变无色，所发生的化学方程式为3NO2+H2O═2HNO3+NO．
（4）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-、SO42-．（写离子符号）
（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
BCu2+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来中和化学法

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Fe3+；
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SiO32-；
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SO42-，以此来解答（1）～（4）；
（5）污染治理要求能除掉有毒的物质，新生成的物质对环境无污染，物理法与化学法的区别是否有新物质生成．

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Fe3+．
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SiO32-；
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SO42-；
（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）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；
（3）将Ⅲ中所得红棕色气体为二氧化氮，通入水中，与水反应生成NO，气体变无色，所发生的化学方程式为3NO2+H2O═2HNO3+NO，
故答案为：3NO2+H2O═2HNO3+NO；
（4）由以上推断可知溶液中阴离子为 Cl-、NO3-、SO42-，且各为0.1mol/L；已经推断出的阳离子是Fe2+，其浓度为0.1mol/L，由电荷守恒可知溶液中还有一种+2价阳离子，所以还有Cu2+，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-、SO42-，
故答案为：Fe2+、Cu2+；Cl-、NO3-、SO42-；
（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 本题考查离子及无机物的推断，为高频考点，把握离子之间的反应、离子检验及现象与结论的关系为解答的关键，侧重分析与推断能力的考查，题目难度不大．

练习册系列答案
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