Question

（12分）某工業廢水中僅含下表離子中的5種（不考慮水的電離及離子的水解），且各種離子的物質的量濃度相等，均為0.1mol/L。

陽離子	K+  Cu2+   Fe3+   Al3+   Fe2+
陰離子	Cl-  CO32-  NO3-  SO42-  SiO32-

甲同學欲探究廢水的組成，進行了如下實驗：
Ⅰ．用鉑絲蘸取少量溶液，在火焰上灼燒，無紫色火焰（透過藍色鈷玻璃觀察）。
Ⅱ．取少量溶液，加入KSCN溶液無明顯變化。
Ⅲ．另取溶液加入少量鹽酸，有無色氣體生成，該無色氣體遇空氣變成紅棕色，此時溶液依然澄清，且溶液中陰離子種類不變。
Ⅳ．向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成。
請推斷：（1）由Ⅰ、Ⅱ判斷，溶液中一定不含有的陽離子是          （寫離子符號）。
（2）Ⅲ中加入少量鹽酸生成無色氣體的的離子方程式是_________________________。
（3）將Ⅲ中所得紅棕色氣體通入水中，氣體變無色，所發生的化學方程式為：
                                                             
（4）甲同學最終確定原溶液中所含陽離子是            ，陰離子是            （寫離子符號）。
（5）另取100mL原溶液，加入足量的NaOH溶液，充分反應后過濾，洗滌，灼燒至恒重，得到的固體質量為               g。

Answer 1

（12分）（1）Fe³⁺ K⁺   (2) NO₃^-  + 4H⁺+ 3Fe²⁺ ==  3Fe³⁺ + NO↑ +2H₂O
(3)3NO₂ +H₂O ="=" HNO₃ +NO↑   (4) Cu²⁺   Fe²⁺      Cl^- NO₃^- SO₄^2- (5) 1.6g

解析試題分析：根據I可知，溶液中沒有鉀離子。根據Ⅱ可知，沒有鐵離子。根據Ⅲ可知，紅棕色氣體是NO₂，所以無色氣體是NO，這說明加入鹽酸后，發生了氧化還原反應，所以一定含有 NO₃^-、Fe²⁺，在酸性條件下，二者發生氧化還原反應。有亞鐵離子，則就一定沒有CO₃^2-、SiO₃^2-。又因為此時溶液依然澄清，且溶液中陰離子種類不變，所以一定還含有氯離子。根據Ⅳ可知，白色沉淀是硫酸鋇，所以一定含有SO₄^2-。由于各種離子額濃度都是相等的，所以根據溶液的電中性可知，另一種陽離子應該是銅離子，而不能是鋁離子。所以加入足量的NaOH溶液后，最終生成的沉淀應該是氫氧化銅和氫氧化鐵，物質的量都是0.01mol。灼燒后分別得到氧化銅和氧化鐵，物質的量分別是0.01mol和0.005mol，其質量是
0.01mol×80g/mol＋0.005mol×160g/mol＝1.6g。
考點：考查離子的共存、離子的檢驗及有關計算等
點評：進行物質的檢驗時，要依據物質的特殊性質和特征反應，選擇適當的試劑和方法，準確觀察反應中的明顯現象，如顏色的變化、沉淀的生成和溶解、氣體的產生和氣味、火焰的顏色等，進行判斷、推理、驗證即可。