Question

2014年3月22日是第二十二届“世界水日”，保护水资源，从我做起！
（1）ClO₂和Cl₂（还原产物都为Cl^-）是生活中常用的消毒剂．当消耗等物质的量的两种物质时，ClO₂的消毒效率是Cl₂的

 

倍．
（2）炼金废水中含有络离子[Au（CN）₂]⁺，与弱电解质碳酸的电离方式相似，[Au（CN）₂]⁺也存在着两步电离，其电离出CN^-有毒，CN^-与H⁺结合生成毒性更强的HCN．[Au（CN）₂]⁺的一级电离方程式：

 

；在碱性条件下NaClO将废水中的CN^-氧化成CO和N₂，其反应的离子方程式为：

 

．
（3）某无色废水中可能含有Fe³⁺、Al³⁺、Mg²⁺、Na⁺、NO₃^-、CO₃^2-、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图所示：

请根据图回答下列问题：
①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、烧杯、胶头滴管，还缺少的仪器为

 

．
②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

 

．
③试确定NO₃^-是否存在？

 

（填“存在”、“不存在”或“不确定”），若存在，试计算c（NO₃^-）=

 

（若不存在，此问不必作答）．
（4）．聚合硫酸铁又称聚铁，其化学式为[Fe₂（OH）_n（SO₄）_（3-0.5n）]_m（n＞2，m≤10），它是一种高效的无机高分子混凝剂、净水剂． 某中学化学兴趣小组查资料获取测定聚铁中含铁量的方法：把聚铁溶于过量酸中，先用过量SnCl₂将Fe³⁺还原成 Fe²⁺：Sn²⁺+2Fe³⁺+6Cl^-=2Fe²⁺+SnCl₆^2-，再加入HgCl₂溶液除去过量的SnCl₂：Sn²⁺+2Hg²⁺+8Cl^-=Hg₂Cl₂↓+SnCl₆^2-，然后用标准的K₂Cr₂O₇溶液（先加入几滴试亚铁灵指示剂）滴定溶液中的Fe²⁺．若称取聚铁质量为10.00g配成100.0mL溶液，取出20.00mL，经上述方法处理后，再用0.1000mol?L^-1K₂Cr₂O₇标准溶液滴定，达到终点时，消耗标准溶液12.80mL，则聚铁中铁元素的质量分数为

 

%．（保留小数点后一位）

Answer 1

考点：配制一定物质的量浓度的溶液,化学方程式的有关计算,氯、溴、碘及其化合物的综合应用,常见阳离子的检验,常见阴离子的检验

专题：实验设计题

分析：（1）每摩尔Cl₂得到2mol电子，而每摩尔ClO₂得到5mol电子，故为2.5倍；
（2）与弱电解质的电离方程式相似，[Au（CN）₂]⁺也存在着两步电离，第一步电离出一个CN^-；
处理这种废水是在碱性条件下，NaClO将CN^-氧化为碳酸根和氮气，碱性条件下生成生成碳酸根离子；
（3）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；
②实验③中A→B过程是Al（OH）₃与OH^-发生反应；
③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⁺，无铁离子，因氢氧化铁为红褐色沉淀；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^-；
（4）根据6Fe²⁺～Cr₂O₇^2-计算出亚铁离子物质的量，进而计算聚铁中铁的质量分数．

解答： 解：（1）ClO₂和Cl₂的还原产物都为Cl^-，每摩尔Cl₂得到2mol电子，而每摩尔ClO₂得到5mol电子，则所需Cl₂的物质的量是ClO₂的2.5倍，故答案为：2.5；
（2）与弱电解质的电离方程式相似，[Au（CN）₂]⁺也存在着两步电离，第一步电离出一个CN^-，电离方程式为[Au（CN）₂]⁺?[Au（CN）]²⁺+CN^-，
故答案为：[Au（CN）₂]⁺?[Au（CN）]²⁺+CN^-；
处理这种废水是在碱性条件下，NaClO将CN^-氧化为碳酸根和氮气，碱性条件下生成碳酸根离子，反应方程式为：5ClO^-+2CN^-+2OH^-=2CO₃^2-+N₂↑+5Cl^-+H₂O，
故答案为：5ClO^-+2CN^-+2OH^-=2CO₃^2-+N₂↑+5Cl^-+H₂O；
（3）①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；故答案为：100mL容量瓶；
②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；
③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⁺、Mg²⁺无Fe³⁺，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-，已知硫酸钡沉淀为2.33g，则n（SO₄^2-）=

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^-=Mg（OH）₂↓  
   n（Al³⁺）    0.005mol              n（Mg²⁺）  0.035mol-3n（Al³⁺）
所以n（Al³⁺）=0.005mol，n（Mg²⁺）=

0.035mol-3×0.005mol

2

=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，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^-）═

0.015mol

0.1L

=0.15mol/L，
故答案为：存在；0.15mol/L；
（4）亚铁被氧化成铁离子，转移1mol电子，Cr₂O₇^2-被还原为Cr³⁺，转移6mol电子，
根据     6Fe²⁺～Cr₂O₇^2-计算出亚铁离子物质的量，
         6mol         1mol
         n           0.1000mol/L×0.0128L
        
n=

6mol×0.1000mol/L×0.0128L

1mol

=0.00768mol，
故聚铁中铁的质量分数为：

0.00768mol× 100mL 20mL ×56g/mol

10.00g

×100%=21.5%，
故答案为：21.5%．

点评：本题考查了常见离子检验，现象的判断和离子检验，滴定的计算等．关键是图象分析离子特征和离子共存的判断，关系式的应用等，题目难度中等．