Question

12．某种盐溶解后得到的溶液中，可能含有Fe²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-、NH₄⁺、Ba²⁺、CO₃^2-离子中的某几种．
（1）甲同学做如下实验：①取少量溶液于试管中，逐滴加入浓氢氧化钠溶液，发现先生成白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，并有刺激性气体生成；②另取少量溶液于试管中，加入少量盐酸酸化的氯化钡溶液，有白色沉淀生成．该溶液中一定含有的离子是Fe²⁺、SO₄^2-、NH₄⁺；
（2）乙同学做如下实验：取少量溶液于试管中，滴加几滴硫氰化钾溶液，无明显现象；再滴加H₂O₂，发现溶液变红色；继续滴加H₂O₂，红色逐渐褪去且有气泡产生．为弄清其中缘由，他查阅资料知：
H₂O₂+SCN^-→SO₄^2-+CO₂↑+N₂↑+H₂O+H⁺（SCN^-中S为-2价）
①该反应中，被氧化的元素为N、S，每生成lmol CO₂转移的电子数为11 N_A；
②根据乙同学的实验现象，请判断还原性强弱为：Fe²⁺＞SCN^-（填＜、=或＞）；
（3）金属表面处理、皮革鞣制、印染等都可能造成铬污染．六价铬比三价铬毒性强更易被人体吸收且在体内蓄积．工业上处理酸性含Cr₂O₇^2-废水的方法如下：
①向含Cr₂O₇^2-的酸性废水中加入FeSO₄溶液，使Cr₂O₇^2-全部转化为Cr³⁺．写出该反应的离子方程式：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．
②铬元素总浓度的测定：准确移取25.00mL含Cr₂O₇^2-和Cr³⁺的酸性废水，向其中加入足量的（NH₄）₂S₂O₈溶液将Cr³⁺氧化成Cr₂O₇^2-，煮沸除去过量的（NH₄）₂S₂O₈；向上述溶液中加入过量的KI溶液，充分反应后以淀粉为指示剂，向其中滴加0.015mol•L^-1的Na₂S₂O₃标准溶液，终点时消耗Na₂S₂O₃溶液20.00ml．计算废水中铬元素总浓度208mg•L^-l （已知I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-）

Answer 1

分析 （1）①取少量溶液于试管中，逐滴加入浓氢氧化钠溶液，发现开始生成白色沉淀，则不含Fe³⁺，白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，说明含有Fe²⁺，则一定不含CO₃^2-，同时伴有刺激性气体放出，应为氨气，说明含有Fe²⁺；
②另取少量溶液于试管中，加入足量盐酸酸化后再滴加氯化钡溶液，有白色沉淀生成，说明含有SO₄^2-，则不含Ba²⁺；
（2）乙同学进行如下实验：取少量溶液于试管中，滴加几滴硫氰酸钾溶液，无明显现象；再滴加H₂O₂，发现溶液变红色，说明含有Fe²⁺，不含Fe³⁺；继续滴加H₂O₂，红色逐渐褪去且有气泡产生，发生H₂O₂+SCN^-→SO₄^2-+CO₂↑+N₂↑+H₂O+H⁺，反应中N、S盐酸化合价升高，被氧化，结合化合价的变化以及物质的性质解答该题；
（3）①Cr₂O₇^2-的酸性工业废水中加入硫酸亚铁反应生成铁离子，三价铬离子和水，依据原子守恒和电荷守恒配平书写离子方程式；
②根据铬原子守恒，计算总Cr₂O₇^2-的物质的量，再根据废水中铬元素总浓度=$\frac{m（Cr）}{V}$进行计算，结合关系式Cr₂O₇^2-～6I^-～6S₂O₃^2-计算．

解答 解：（1）取少量溶液于试管中，逐滴加入浓氢氧化钠溶液，发现开始生成白色沉淀，则不含Fe³⁺，白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，说明含有Fe²⁺，发生反应为4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，则一定不含CO₃^2-，同时伴有刺激性气体放出，应为氨气，说明含有Fe²⁺；
②另取少量溶液于试管中，加入足量盐酸酸化后再滴加氯化钡溶液，有白色沉淀生成，说明含有SO₄^2-，则不含Ba²⁺，所以一定含有的离子是Fe²⁺、SO₄^2-、NH₄⁺，
故答案为：Fe²⁺、SO₄^2-、NH₄⁺；
（2）①乙同学进行如下实验：取少量溶液于试管中，滴加几滴硫氰酸钾溶液，无明显现象；再滴加H₂O₂，发现溶液变红色，说明含有Fe²⁺，不含Fe³⁺；继续滴加H₂O₂，红色逐渐褪去且有气泡产生，发生H₂O₂+SCN^-→SO₄^2-+CO₂↑+N₂↑+H₂O+H⁺，反应中N、S盐酸化合价升高，S元素化合价有-2价升高到+6价，N元素化合价由-3价升高到0价，被氧化，每生成lmol CO₂，有方程式可知生成1molSO₄^2-，0.5mol+N₂，转移的电子的物质的量为1mol×8+0.5mol×2×3=11mol，为11N_A个，
故答案为：N、S；11；
②由反应的先后顺序可知过氧化氢先氧化Fe²⁺，则Fe²⁺还原性较强，
故答案为：＞；
（3）①工业上为了处理含有Cr₂O₇^2-的酸性工业废水，用FeSO₄溶液把废水中的六价铬离子还原成三价铬离子，Cr₂O₇^2-的酸性工业废水中加入硫酸亚铁反应生成铁离子，三价铬离子和水，反应的离子方程式为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
故答案为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
②由①2Cr³⁺+3S₂O₈^2-+7H₂O═Cr₂O₇^2-+6SO₄^2-+14H⁺
②Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺═2Cr³⁺+3I₂+7H₂O
③I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-．
则Cr₂O₇^2-～6I^-～6S₂O₃^2-
        1                  6
      n               0.015×20×10^-3                                       
n=$\frac{0.015×20×1{0}^{-3}}{6}$=0.05×10^-3，则根据铬原子守恒，25.00mL含Cr₂O₇^2-和Cr³⁺的酸性废水铬元素总浓度=$\frac{0.05×1{0}^{-3}×2×52×1{0}^{3}mg}{25×1{0}^{-3}L}$=208mg•L^-1，故答案为：208．

点评 本题考查了常见离子的性质及检验方法，为高频考点，题目难度中等，注意掌握离子反应发生条件，明确常见离子的检验方法，试题培养了学生的分析、理解能力及逻辑推理能力．