Question

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+　 Fe2+　 Al3+
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　　　　　　　　　　 （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_________________________。

（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_______________________________________________________________。

（4）甲同学最终确定原溶液中所含阳离子是　　　　　　　　　　 ，阴离子是

　　　　　　　　　　　 。（写离子符号）

（5）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　　　　　　　　　　　　　　 。

 

Answer 1

【答案】

（1）K⁺Fe³⁺ （2）3Fe²⁺ + NO₃^- + 4H⁺ = 3Fe³⁺ + NO↑+ 2H₂O

（3）3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO （4）Fe²⁺　Cu²⁺　　Cl^-、 NO₃^-　 SO₄^2- （5） 1.6g

【解析】

试题分析：（1）Ⅰ、Ⅱ判断，溶液中一定不含有的阳离子是K⁺、Fe³⁺。

（2））Ⅲ中加入少量盐酸生成无色气体，推断溶液中含有NO₃^-和Fe²⁺，则反应的离子方程式是：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺＝3Fe³⁺+NO↑+2H₂O。

（3）Ⅲ中所得红棕色气体是NO₂，所以通入水中，气体变无色，生成硝酸和NO，所以发生的化学方程式为3NO₂+H₂O＝2HNO₃+NO。

（4）若向溶液中加入KSCN溶液，无明显变化，说明原溶液中不含Fe³⁺；若向溶液中加入过量的盐酸，有气体生成，溶液中阴离子种类不变，说明原溶液中含有Cl^-，该气体只能是NO，说明含有具有氧化性的NO₃^-和还原性的Fe²⁺，若向溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，说明原溶液中含有SO₄^2-，各离子的物质的量均为0.1mol/L，根据电荷守恒可知还应含有Cu²⁺，所以原溶液中所含阳离子是Fe²⁺、Cu²⁺；阴离子是NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-，所以答案为：Fe²⁺、Cu²⁺；NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-。

（5）原溶液中所含阳离子是Fe²⁺、Cu²⁺，若向原溶液中加入足量的NaOH溶液，充分反应后过滤，洗涤，灼烧至恒重，得到的固体是CuO、Fe₂O₃，根据题意各离子的物质的量均为0.01mol，所以m（CuO）＝0.01mol×80g/mol＝0.8g，m（Fe₂O₃）＝0.005mol×160g/mol=0.8g，所得固体的质量为0.8g＋0.8g＝1.6g。

考点：考查物质的检验、鉴别以及方程式的有关计算

点评：该题是高考中的常见题型，题目难度中等，贴近高考，试题难易适中，侧重对学生能力的培养和方法的指导与训练。解答本题注意把握有离子的共存、反应以及化学方程式的书写，然后再结合题意灵活运用即可，有利于培养学生的逻辑推理能力，提升学生的学科素养。