Question

7．研究工业废弃物的处理和防治具有重要的意义．
（1）利用反应CH₄+2NO₂ $\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N₂+CO₂+2H₂O可消除NO₂的污染，该反应中氧化剂是NO₂，当消耗CH₄的体积是11.2L（标准状况下）时，理论上可处理1molNO₂．
（2）治理汽车尾气中CO和NO的一种方法是：在汽车排气管中安装一个催化转化装置，该装置能将CO和NO转化为参与大气循环的无毒气体．该反应的化学方程式为2CO+2NO$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N₂+2CO₂．
（3）某无色废水中可能含有Fe³⁺、Al³⁺、Na⁺、Cl^-、OH^-、SO₄^2-、中的几种离子．分别取三份废水进行如下实验：
I．进行焰色反应实验，火焰为无色．
Ⅱ．取100mL废水，加入足量的BaCl₂溶液，生成2.33g白色沉淀．
Ⅲ．取100mL废水，逐滴加入1.0mol/L的NaOH溶液，消耗NaOH溶液的体积与生成沉淀的质量如图所示．
请根据上述信息回答下列问题：
①该废水中一定不含有的离子是Fe³⁺、Na⁺、OH^-．
②实验中需配制1.0mol/L的NaOH溶液100mL，所需仪器除了玻璃棒、托盘天平、量筒、药匙、烧杯、胶头滴管，还缺少的仪器有100ml容量瓶．
③写出图中A→B反应的离子方程式：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
④通过计算，该废水中含有Cl^-（填“含有”或“不含有”）；若含有，则c（Cl^-）=0.1mol/L（若不含有，此问不必作答）．

Answer 1

分析 （1）根据元素化合价的变化来判断氧化剂的化合价降低；根据反应方程式分析判断；
（2）在催化剂条件下NO和CO反应，生成CO₂和N₂；
（3）无色废水中不含Fe³⁺，
I．进行焰色反应实验，火焰为无色，说明无钠离子；
Ⅱ．取100mL废水，加入足量的BaCl₂溶液，生成2.33g白色沉淀，说明溶液中含有硫酸根离子，而且物质的量为0.01mol；
Ⅲ．取100mL废水，逐滴加入1.0mol•L^-1的NaOH溶液，说明溶液中含有铝离子，而铝离子的物质的量为：$\frac{1×0.03}{3}$mol=0.01mol，由此分析解答．

解答 解：（1）反应CH₄+2NO₂ $\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N₂+CO₂+2H₂O中甲烷中碳元素的化合价由-4价生成到CO₂ 中的+4价，失电子，作还原剂，NO₂ 中氮元素化合价由+4价降低到0价，得电子，作氧化剂，标况下11.2L甲烷的物质的量为0.5mol，消耗NO₂ 1mol，
故答案为：NO₂；1；
（2）将CO和NO转化为参与大气循环的无毒气体，该气体是氮气，该反应的化学方程式为2CO+2NO$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N₂+2CO₂，
故答案为：2CO+2NO$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N₂+2CO₂；
（3）Fe³⁺呈黄色，某无色废水中一定没有Fe³⁺，钠的焰色为黄色，进行焰色反应实验，火焰为无色，一定没有Na⁺，向废水中加入足量的BaCl₂溶液，生成2.33g白色沉淀，一定含有SO₄^2-，根据溶液呈电中性，一定有Al³⁺，铝离子与OH^-不能大量共存，一定没有OH^-，
①由以上分析可知该废水中一定不含有的离子是Fe³⁺、Na⁺、OH^-，故答案为：Fe³⁺、Na⁺、OH^-；
②配制溶液需要的仪器有托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、100ml容量瓶和胶体滴管，所以除了玻璃棒、托盘天平、量筒、药匙、烧杯、胶头滴管，还缺少的仪器有100ml容量瓶．故答案为：100ml容量瓶；
③图中A→B是氢氧化铝沉淀溶解的过程，反应的离子方程式为Al（OH）₃+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案为：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
④根据题意2.33g硫酸钡沉淀的物质的量为0.01mol，则SO₄^2-的物质的量为0.01mol，根据图象Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃，消耗氢氧化钠30mL，物质的量为0.03mol，则Al³⁺物质的量为0.01mol，根据溶液呈电中性，一定有Cl^-，物质的量为0.01mol，则c（Cl^-）=0.01mol÷0.1L=0.1mol/L．
故答案为：含有；0.1mol/L．

点评 本题考查无机物的推断，为高频考点，侧重于学生的分析、计算能力的考查，关键是图象分析离子特征和离子共存的判断，题目难度中等．