Question

1．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^-1．

阳离子	K+  Mg2+   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：
①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）．
②取少量溶液，加入KSCN溶液无明显变化．
③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．
④向③中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成．
请推断：
（1）由①、②、③判断，溶液中一定不含有的阳离子是K⁺、Fe³⁺，一定不含的阴离子是CO₃^2-、SiO₃^2-（写离子符号）．
（2）③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，④中生成白色沉淀的离子方程式是SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓．
（3）将③中所得红棕色气体通入水中，气体变无色，所发生的化学反应方程式为3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO．
（4）甲同学最终确定原溶液中所含阳离子是Fe²⁺、Mg²⁺，阴离子是Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-．（写离子符号）

Answer 1

分析 ①用铂丝蘸取少量溶液，在火焰上灼烧，无紫色火焰，说明不含K⁺；
②若向溶液中加入KSCN溶液，无明显变化，说明原溶液中不含Fe³⁺；
③向原溶液中加入稀盐酸，有无色气体生成，该无色气体遇空气变成红棕色，气体为NO，可知溶液中含有Fe²⁺、NO₃^-，此时溶液依然澄清，且溶液中阴离子种类不变，应原溶液含Cl^-，不含CO₃^2-、SiO₃^2-；
④向③中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，白色沉淀为BaSO₄，则含SO₄^2-，
结合5种离子的物质的量浓度相等，均为0.1mol•L^-1，SO₄^2-、Fe²⁺、NO₃^-、Cl^-中阳离子电荷总数小于阴离子电荷综合，应含+2价阳离子为Mg²⁺，以此解答该题．

解答 解：（1）由①、②、③判断，溶液中一定不含有的阳离子是K⁺、Fe³⁺；一定不含的阴离子是CO₃^2-、SiO₃^2-，
故答案为：K⁺、Fe³⁺；CO₃^2-、SiO₃^2-；
（2）③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，④中生成白色沉淀的离子方程式是SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，
故答案为：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓；
（3）将③中所得红棕色气体通入水中，气体变无色，所发生的化学反应方程式为3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，
故答案为：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；   
（4）由上述分析可知，最终确定原溶液中所含阳离子是Fe²⁺、Mg²⁺，阴离子是Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-，故答案为：Fe²⁺、Mg²⁺；Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-．

点评 本题考查无机物的推断，为高频考点，把握物质的性质、发生的反应、元素化合物等为解答的关键，侧重分析与推断能力的考查，注意氧化还原反应的应用，题目难度不大．