Question

15．某废水中可能含有下列离子中的若干种：Al³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Cl^-、CO₃^2-、NO₃^-、SO₄^2-、SiO₃^2-．现进行如下实验：
a．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
b．向a所得溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成
c．向a所得溶液中加入过量浓氨水，仅有红褐色沉淀生成，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
已知：Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O=Cu（NH₃）₄²⁺+2OH^-
请回答下列问题：
（1）该废水中一定含有的离子是Fe²⁺、Cu²⁺、NO₃^-、SO₄^2-；
（2）实验a中加入盐酸生成无色气体的离子方程式是3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（3）实验c中加入盐酸至酸性的离子方程式是Cu（NH₃）₄²⁺+4H⁺=Cu²⁺+4NH₄⁺；
（4）过滤除去c中的蓝色沉淀，调整溶液的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）．若除去0.2molNO₃^-，消耗铝9.6g．

Answer 1

分析 a．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，说明气体为NO，则一定含有Fe²⁺、NO₃^-，则不含CO₃^2-、SiO₃^2-；
b．向a所得溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，应生成硫酸钡，则含有SO₄^2-；
c．向a所得溶液中加入过量浓氨水，仅有红褐色沉淀生成，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，说明生成氢氧化铜，则含有Cu²⁺，以此解答该题．

解答 解：（1）由以上分析可知该废水一定含有的离子是Fe²⁺、Cu²⁺、NO₃^-、SO₄^2-，
故答案为：Fe²⁺、Cu²⁺、NO₃^-、SO₄^2-；
（2）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，说明是一氧化氮氧化为二氧化氮，则硝酸与亚铁离子反应生成NO和三价铁离子、水，其离子方程式为3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案为：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（3）由题意可知溶液中存在Cu（NH₃）₄²⁺，加入酸生成Cu²⁺，反应的离子方程式为Cu（NH₃）₄²⁺+4H⁺=Cu²⁺+4NH₄⁺，
故答案为：Cu（NH₃）₄²⁺+4H⁺=Cu²⁺+4NH₄⁺；
（4）反应产生氨气和氮气的体积比为1：4，则配平方程式为：16Al+9NO₃^-+7OH^-=16AlO₂^-+4N₂↑+NH₃↑+2H₂O；已知0.2molNO₃^-，
 16Al+9NO₃^-+7OH^-=16AlO₂^-+4N₂↑+NH₃↑+2H₂O
 16      9
n（Al） 0.2mol
n（Al）=$\frac{3.2}{9}$mol，
则Al的质量为：$\frac{3.2}{9}$mol×27 g•mol^-1=9.6g
故答案为：9.6．

点评 本题考查无机物的推断及离子反应，为高频考点，把握实验流程中的反应、现象及离子推断为解答的关键，侧重分析与推断能力的考查，注意离子反应及元素化合物知识的综合应用，题目难度不大．