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+　  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：
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中红棕色气体（标况下）收集一满试管然后倒扣入水中（假设溶质不扩散），所得溶液的物质的量浓度为

 

mol/L（精确到千分位）
（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

 

　g．

Answer 1

考点：常见离子的检验方法

专题：

分析：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），说明没有K⁺．
Ⅱ．取少量溶液，加入KSCN溶液无明显变化，说明没有Fe²⁺．
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，说明 Fe²⁺与NO₃^-和H⁺反应生成NO，即溶液中有Fe²⁺、NO₃^-，加盐酸溶液中阴离子种类不变，说明原溶液中有Cl^-，加盐酸溶液依然澄清加盐酸说明没有SiO₃^2-；
Ⅳ．向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，说明有SO₄^2-；根据以上判断分析．

解答： 解：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），说明没有K⁺．
Ⅱ．取少量溶液，加入KSCN溶液无明显变化，说明没有Fe²⁺．
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，说明 Fe²⁺与NO₃^-和H⁺反应生成NO，即溶液中有Fe²⁺、NO₃^-，加盐酸溶液中阴离子种类不变，说明原溶液中有Cl^-，加盐酸溶液依然澄清加盐酸说明没有SiO₃^2-；
Ⅳ．向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，说明有SO₄^2-；
（1）由Ⅰ、Ⅱ判断，溶液中一定不含有的阳离子是K⁺、Fe³⁺，
故答案为：K⁺、Fe³⁺；
（2）Ⅲ中加入少量盐酸生成无色气体，是Fe²⁺与NO₃^-和H⁺反应生成NO，其离子方程式：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺═3Fe³⁺+NO+2H₂O；
故答案为：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺═3Fe³⁺+NO+2H₂O；
（3）标准状况下，将一充满NO₂气体的试管，倒扣于水中，至液面不再升高时，再充入氧气可以使液面继续上升至充满试管，最后得到的硝酸，设试管体积为VL，最终试管中所得溶液的浓度为

VL 22.4L/mol

VL

=0.045mol/L，
故答案为：0.045；
（4）由以上推断可知溶液中阴离子为 Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-，且各为0.1mol/L；已经推断出的阳离子是Fe²⁺，其浓度为0.1mol/L，由电荷守恒可知溶液中还有一种+2价阳离子，所以还有Cu²⁺，所以甲同学最终确定原溶液中所含阳离子是：Fe²⁺、Cu²⁺；阴离子是：Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-；
故答案为：Fe²⁺、Cu²⁺；Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-；
（5）另取100mL原溶液，加入足量的NaOH溶液，Fe²⁺生成Fe（OH）₂，又被氧气氧化为Fe（OH）₃，Cu²⁺生成Cu（OH）₂，充分反应后过滤，洗涤，灼烧至恒重，得到的固体为Fe₂O₃和CuO，
根据元素守恒：n（CuO）=n（Cu²⁺）=cV=0.1mol/L×0.1L=0.01mol；n（Fe₂O₃）=

1

2

n（Fe²⁺）=0.005mol，
所以固体质量为：m（CuO）+m（Fe₂O₃）=0.01mol×80g/mol+0.005mol×160g/mol=1.6g，
故答案为：1.6g．

点评：本题考查物质的检验、鉴别以及方程式的有关计算，题目难度中等，解答本题的关键是把握有关反应的化学方程式的书写．