Question

6．某无色废水中可能含有Fe³⁺、Al³⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺、NO₃^-、CO₃^2-、Cl^-、SO₄^2-离子中的几种，为分析其成分，分别取废水样品100mL，进行了三组实验，其操作和有关现象如下图所示：

请根据上图回答下列问题：
（1）焰色反应的操作步骤简记为洗、烧、蘸、烧、洗，洗铂丝的试剂是盐酸，在观察K⁺的焰色时，必须要透过蓝色钴玻璃观察．
（2）实验中需配制1.0mol/L的NaOH溶液100mL，所需仪器除了玻璃棒、托盘天平、量筒、药匙、胶头滴管，还缺少的仪器为100mL容量瓶、烧杯．
（3）实验③中沉淀量由A→B过程中所发生反应的离子方程式为Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（4）经分析，该溶液中肯定存在的离子有Al³⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，无法确定的离子是K⁺、NO₃^-、Cl^-．
（5）要进一步确定废水的成分，补充第四组实验：另取100mL废水，加入硝酸酸化，再滴入AgNO₃溶液，未见白色沉淀生成，则该废水中一定存在NO₃^-，其浓度为0.15mol/L．

Answer 1

分析 无色废水确定无Fe³⁺，根据实验①确定无Na⁺，根据实验②确定有SO₄^2-，根据实验③确定有Al³⁺和Mg²⁺，因为CO₃^2-与Al³⁺不能共存，所以无CO₃^2-；故溶液中存在的离子为：Al³⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，根据硫酸钡沉淀求出n（SO₄^2-），根据图象求出n（Al³⁺）和n（Mg²⁺），再根据电荷守恒确定有没有NO₃^-，以此解答该题．

解答 解：无色废水确定无Fe³⁺，根据实验①确定无Na⁺，根据实验②确定有SO₄^2-，根据实验③确定有Al³⁺和Mg²⁺，因为CO₃^2-与Al³⁺不能共存，所以无CO₃^2-；故溶液中存在的离子为：Al³⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，根据硫酸钡沉淀求出n（SO₄^2-），根据图象求出n（Al³⁺）和n（Mg²⁺），再根据电荷守恒确定有没有NO₃^-，
（1）焰色反应的操作步骤简记为洗、烧、蘸、烧、洗，洗铂丝的试剂是盐酸，为避免黄色光的干扰，滤去黄光，在观察K⁺的焰色时，必须要透过蓝色钴玻璃观察，
故答案为：盐酸；蓝色钴玻璃；
（2）配制1.0mol/L的NaOH溶液100mL，根据实验步骤所需仪器：玻璃棒、托盘天平、量筒、药匙、烧杯、胶头滴管、100mL容量瓶、烧杯，
故答案为：100mL容量瓶、烧杯；
（3）实验③中A→B过程是Al（OH）₃与OH^-发生反应，其方程式为：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）由以上分析可知溶液中存在的离子为：Al³⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，不能确定的为K⁺、NO₃^-、Cl^-，
故答案为：Al³⁺、Mg²⁺、SO₄^2-；K⁺、NO₃^-、Cl^-；
（5）液中存在的离子为：Al³⁺、SO₄^2-、Mg²⁺，已知硫酸钡沉淀为2.33g，则n（SO₄^2-）=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，
 根据图象可知与Al（OH）₃的OH^-为：n（OH^-）=0.005mol，
      Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O         Mg²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓  
  n（Al³⁺）    0.005mol            n（Mg²⁺）  0.035-3n（Al³⁺）
所以n（Al³⁺）=0.005mol，n（Mg²⁺）=0.01mol  所以溶液中Mg²⁺和Al³⁺所带正电荷与SO₄^2-所带负电荷不相等，加入硝酸酸化，再滴入AgNO₃溶液，未见白色沉淀生成，则一定不存在Cl^-，因此存在NO₃^-，
设NO₃^-物质的量为nmol，根据电荷守恒得：3n（Al³⁺）+2n（Mg²⁺）=2n（SO₄^2-）+n（NO₃^-）所以n（NO₃^-）=0.015mol，所以c（NO₃^-）═$\frac{0.015mol}{0.1L}$=0.15mol/L，
故答案为：NO₃^-；0.15mol/L．

点评 本题考查无机物的推断，为高频考点，侧重于学生的分析、计算能力的考查，关键是图象分析离子特征和离子共存的判断，题目难度中等．