Question

（12分）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+   Al^3+   Fe^2+
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

（共12分，每空2分）（1）K+ Fe3+（答对一个得1分，出现错误不得分）

（2）3Fe2+ + NO3- + 4H+ = 3Fe3+ + NO↑+ 2H2O （3）0.045

（4）Fe2+ 、Cu2+（答对一个得1分，出现错误不得分）；Cl-、NO3-、 SO42-（答对两个得1分，出现错误不得分） （5）1.6

【解析】

试题分析：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SiO32-；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SO42-；则

（1）由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，是Fe2+与NO3-和H+反应生成NO，其离子方程式：3Fe2++NO3-+4H+＝3Fe3++NO+2H2O；

（3）将Ⅲ中所得红棕色气体为二氧化氮，通入水中，与水反应生成NO，气体变无色，所发生的化学方程式为3NO2+H2O═2HNO3+NO。设NO2的体积是V，则生成硝酸的物质的量是，而溶液的体积是2V/3，因此所得溶液的浓度为mol÷2V/3L＝0.045mol/L；

（4）由以上推断可知溶液中阴离子为 Cl-、NO3-、SO42-，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-、SO42-；

（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）＝0.5n（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。

考点：考查物质的检验、鉴别以及方程式的有关计算