Question

17．某廢水中可能含有下列離子中的若干種：Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Cl^-、CO₃^2-、NO₃^-、SO₄^2-、SiO₃^2-．現進行如下實驗：
a．取少量溶液，加入KSCN溶液，無明顯變化
b．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
c．向b中所得溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成
d．向b中所得溶液中加入過量濃氨水，僅有紅褪色沉淀生成，過濾，在所得溶液中加入鹽酸至酸性時，再加入氫氧化鈉溶液，有藍色沉淀生成
（已知Cu²⁺與過量濃氨水反應生成四氨合銅離子）請回答下列問題：
（1）該廢水一定含有的離子是Fe²⁺、Cu²⁺、NO₃^-、SO₄^2-；
（2）實驗b中加入鹽酸生成無色氣體的離子方程式是3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（3）過濾除去d中的藍色沉淀，調整溶液的pH為10.7左右時，加入鋁粉，反應產生氨氣和氮氣的體積比為1：4，其離子方程式為Al+NO₃^-+OH^-→AlO₂^-+NH₃+N₂+H₂O（未配平）．若除去0.2molNO₃^-，消耗鋁9.6g．

Answer 1

分析 a．取少量溶液，加入KSCN溶液時無明顯變化，證明溶液中不含鐵離子；
b．另取溶液加入鹽酸，有無色氣體生成，該無色氣體遇空氣變成紅棕色，說明是一氧化氮氧化為二氧化氮，證明原溶液中一定含有NO₃^-和Fe²⁺；則不能有CO₃^2-、SiO₃^2-；
c．向Ⅱ中所得溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，取原溶液加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，證明溶液中有SO₄^2-；
d．向Ⅱ中所得溶液中加入過量濃氨水，生成氫氧化鐵紅褐色沉淀，溶液中沒有Al³⁺，過濾，在所得溶液中加入鹽酸至酸性時，再加入氫氧化鈉溶液，有藍色沉淀生成，積生成氫氧化銅沉淀，則溶液中含有Cu²⁺；，據此進行解答．

解答 解：a．取少量溶液，加入KSCN溶液時無明顯變化，證明溶液中不含鐵離子，
b．另取溶液加入鹽酸，有無色氣體生成，該無色氣體遇空氣變成紅棕色，說明是一氧化氮氧化為二氧化氮，證明原溶液中一定含有NO₃^-和Fe²⁺；則不能有CO₃^2-、SiO₃^2-；
c．向Ⅱ中所得溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，取原溶液加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，證明溶液中有SO₄^2-；
d．向Ⅱ中所得溶液中加入過量濃氨水，生成氫氧化鐵紅褐色沉淀，溶液中沒有Al³⁺，過濾，在所得溶液中加入鹽酸至酸性時，再加入氫氧化鈉溶液，有藍色沉淀生成，積生成氫氧化銅沉淀，則溶液中含有Cu²⁺，
（1）綜上可知，該廢水一定含有的離子是Fe²⁺、Cu²⁺、NO₃^-、SO₄^2-，
故答案為：Fe²⁺、Cu²⁺、NO₃^-、SO₄^2-；
（2）取溶液加入鹽酸，有無色氣體生成，該無色氣體遇空氣變成紅棕色，說明是一氧化氮氧化為二氧化氮，則硝酸與亞鐵離子反應生成NO和三價鐵離子、水，其離子方程式為：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案為：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（3）反應產生氨氣和氮氣的體積比為1：4，則配平方程式為：16Al+9NO₃^-+7OH^-=16AlO₂^-+4N₂↑+NH₃↑+2H₂O；已知0.2molNO₃^-，
 16Al+9NO₃^-+7OH^-=16AlO₂^-+4N₂↑+NH₃↑+2H₂O
 16      9
n（Al） 0.2mol
n（Al）=$\frac{3.2}{9}$mol，
則Al的質量為：$\frac{3.2}{9}$mol×27 g•mol^-1=9.6g
故答案為：9.6．

點評 本題考查了常見離子的檢驗方法，題目難度中等，明確常見離子的性質為解答關鍵，注意熟練掌握常見離子的檢驗方法，試題有利于培養(yǎng)學生的分析能力及靈活應用能力．