Question

【题目】某工业废水中仅含下表离子中的5种，且各种离子的物质的量浓度相等，均为0.2mol/L。

阳离子	K+ Mg2+ Fe3+ Al3+ Fe2+
阴离子	Cl- CO32- NO3- SO42- SiO32-

欲探究废水的组成，进行如下实验：

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）写出III中产生无色气体有关反应的离子反应方程式___；及该无色气体遇空气变成红棕色的化学反应方程式___。

（2）由Ⅲ可确定该工业废水中一定含有的离子是：___，一定不含有的离子是：___。

（3）原溶液中所含阳离子是___，阴离子是___。（写离子符号）

Answer 1

【答案】3Fe2＋+NO3－+4H＋═3Fe3＋+NO+2H2O 2NO＋O2=2NO2 NO3－和Fe2＋、Mg2＋、Cl－ CO32-、SiO32- Fe2＋、Mg2＋ Cl－、NO3－、SO42－

【解析】

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），判断无钾离子；

Ⅱ．取少量溶液，加入KSCN溶液无明显变化，无三价铁离子；

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－，则没有CO32－；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说明没有SiO32－；

Ⅳ． 向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成，证明含有SO42－．

（1）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；及该无色气体遇空气变成红棕色的化学反应方程式：2NO＋O2=2NO2；

故答案为：3Fe2＋+NO3－+4H＋═3Fe3＋+NO+2H2O；2NO＋O2=2NO2；

（2）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－，则没有CO32－；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说明没有SiO32－；由Ⅲ可确定该工业废水中一定含有的离子是：NO3－和Fe2＋、Mg2＋、Cl－，一定不含有的离子是：CO32-、SiO32-。

故答案为：NO3－和Fe2＋、Mg2＋、Cl－；CO32-、SiO32-；

（3）由以上推断可知溶液中阴离子为 Cl－、NO3－、SO42－，且各为0.2mol·L－1；已经推断出的阳离子是Fe2＋，其浓度为0.2mol·L－1，由电荷守恒可知溶液中还有一种+2价阳离子，所以还有Mg2＋，最终确定原溶液中所含阳离子是：Fe2＋、Mg2＋；阴离子是：Cl－、NO3－、SO42－；故答案为：Fe2＋、Mg2＋；Cl－、NO3－、SO42－。