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9.某工业废水含有下列离子中的5种(不考虑水的电离及离子的水解),K+、Cu2+、Al3+、Fe2+、Cl-、CO32-、NO3-、SO42-,且各种离子的物质的量浓度相等.甲同学欲探究废水的组成,进行了如下实验:
①用铂丝蘸取少量溶液,在火焰上灼烧,透过蓝色钴玻璃观察无紫色火焰.
②另取溶液加入足量稀盐酸,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.
③另取溶液加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成.
根据上述实验,回答下列问题:
(1)步骤①可以确定一定不存在K+.(填化学式)
(2)步骤②中发生反应的离子方程式为:3Fe2++NO3-+4H+═3Fe3++NO↑+2H2O.
(3)步骤③中的白色沉淀为BaSO4.(填化学式)
(4)原溶液中所含的5种离子为:Cu2+、Fe2+、Cl-、NO3-、SO42-

分析 用铂丝蘸取少量溶液,在火焰上灼烧,透过蓝色钴玻璃观察无紫色火焰,则说明没有K+;另取溶液加入足量稀盐酸,有无色气体生成,该无色气体遇空气变成红棕色,则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CO32-或SO42-,因为有Fe2+所以没有CO32-,结合溶液中的电荷守恒分析.

解答 解:用铂丝蘸取少量溶液,在火焰上灼烧,透过蓝色钴玻璃观察无紫色火焰,则说明没有K+;另取溶液加入足量稀盐酸,有无色气体生成,该无色气体遇空气变成红棕色,则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CO32-或SO42-,因为有Fe2+所以没有CO32-
(1)由以上分析可知没有K+,故答案为:K+
(2)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;
故答案为:3Fe2++NO3-+4H+═3Fe3++NO↑+2H2O;
(3)由以上分析可知,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CO32-或SO42-,因为有Fe2+所以没有CO32-,则步骤③中的白色沉淀为BaSO4,故答案为:BaSO4
(4)已知各种离子的物质的量浓度相等,阴离子电荷比阳离子电荷多,所以还有另外的阳离子Cu2+或Al3+,若有Cu2+,阳离子的电荷多还须有Cl-,若有Al3+,阴离子加上Cl-,电荷仍不守恒;所以根据电荷守恒可知还有Cu2+、Cl-,所以原溶液中所含的离子为:Cu2+、Fe2+、Cl-、NO3-、SO42-
故答案为:Cu2+、Fe2+、Cl-、NO3-、SO42-

点评 本题考查了离子检验的实验方法和反应现象分析,为高频考点,侧重于学生的分析能力和实验能力的考查,掌握离子性质和溶液中电荷守恒计算判断存在的离子是解题关键,题目难度较大.

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