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+ Cu2+   Fe3+   Al3+   Fe2+
阴离子	Cl-CO32-  NO3-  SO42-  SiO32-

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______
（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．
（6）工业废水中常含有不同类型的污染物，可采用不同的方法处理．以下是乙同学针对含不同污染物的废水提出的处理措施和方法，其中正确的是______

选项	污染物	处理措施	方法类别
A	废酸	加生石灰中和	物理法
B	Cu2+等重金属离子	加硫酸盐沉降	化学法
C	含复杂有机物的废水	通过微生物代谢	物理法
D	碱性的废水	用CO2来中和	化学法

Answer 1

【答案】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），判断无钾离子；
Ⅱ．取少量溶液，加入KSCN溶液无明显变化，无三价铁离子；
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，判断红棕色气体为二氧化氮，无色气体为一氧化氮；此时溶液依然澄清，推断溶液中含有NO₃^-和Fe²⁺；且溶液中阴离子种类不变，各离子的物质的量均为0.1mol，根据电荷守恒可知还应含有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，得到的固体是氧化铁和氧化铜，根据铁原子、铜原子守恒计算固体质量，根据反应3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O的离子方程式计算相关物理量；
Ⅳ． 向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，证明含有SO₄^2-．
解答：解：（1）Ⅰ、Ⅱ判断，溶液中一定不含有的阳离子是K⁺、Fe³⁺，故答案为：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⁺；反应的离子方程式是：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案为：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（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：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，
故答案为：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SO₄^2-，各离子的物质的量均为0.1mol，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^-、SO₄^2-，
故答案为：Fe²⁺、Cu²⁺；NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-；
（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可知m（CuO）=0.01mol×80g/mol=0.8g，m（Fe₂O₃）=×0.01mol×160g/mol=0.8g，所得固体的质量为0.8g+0.8g=1.6g，
故答案为：1.6；
（6）污染治理要求能除掉有毒的物质，新生成的物质对环境无污染，物理法与化学法的区别是否有新物质生成．
A、酸和碱的中和反应为化学反应，为化学法，故A错误；
B．硫酸铜可溶，所以不能沉淀除去，故B错误；
C．含苯废水中的苯通过微生物代谢，这是化学方法，故C错误；
D．碱性的废水与二氧化碳反应生成的碳酸盐和水，无污染，故D正确；
故选D．
点评：本题考查物质的检验、鉴别以及方程式的有关计算，题目难度中等，解答本题注意把握有关反应的化学方程式的书写．注意物理法与化学法的区别是否有新物质生成是解题的关键．