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^+　Cu^2+　　 Fe^3+　 Fe^2+　 Al^3+
阴离子	Cl^-CO3^2-　 NO3^-　 SO4^2-　 SiO3^2-

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中所得红棕色气体通入水中，气体变无色，所发生的化学方程式为_______________________________________________________________。

（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　　　　　　　　　　　　　　 。

Answer

（1）K+ Fe3+ （2）3Fe2+ + NO3- + 4H+ = 3Fe3+ + NO↑+ 2H2O

（3）3NO2+H2O=2HNO3+NO （4）Fe2+ Cu2+ Cl-、 NO3- SO42- （5） 1.6g

【解析】

试题分析：（1）Ⅰ、Ⅱ判断，溶液中一定不含有的阳离子是K+、Fe3+。

（2））Ⅲ中加入少量盐酸生成无色气体，推断溶液中含有NO3-和Fe2+，则反应的离子方程式是：3Fe2++NO3-+4H+＝3Fe3++NO↑+2H2O。

（3）Ⅲ中所得红棕色气体是NO2，所以通入水中，气体变无色，生成硝酸和NO，所以发生的化学方程式为3NO2+H2O＝2HNO3+NO。

（4）若向溶液中加入KSCN溶液，无明显变化，说明原溶液中不含Fe3+；若向溶液中加入过量的盐酸，有气体生成，溶液中阴离子种类不变，说明原溶液中含有Cl-，该气体只能是NO，说明含有具有氧化性的NO3-和还原性的Fe2+，若向溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成，说明原溶液中含有SO42-，各离子的物质的量均为0.1mol/L，根据电荷守恒可知还应含有Cu2+，所以原溶液中所含阳离子是Fe2+、Cu2+；阴离子是NO3-、Cl-、SO42-，所以答案为：Fe2+、Cu2+；NO3-、Cl-、SO42-。

（5）原溶液中所含阳离子是Fe2+、Cu2+，若向原溶液中加入足量的NaOH溶液，充分反应后过滤，洗涤，灼烧至恒重，得到的固体是CuO、Fe2O3，根据题意各离子的物质的量均为0.01mol，所以m（CuO）＝0.01mol×80g/mol＝0.8g，m（Fe2O3）＝0.005mol×160g/mol=0.8g，所得固体的质量为0.8g＋0.8g＝1.6g。

考点：考查物质的检验、鉴别以及方程式的有关计算