Question

17．研究工业废弃物的处理和防治具有重要的意义．
（1）利用反应CH₄+2NO₂ $\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N₂+CO₂+2H₂O可消除NO₂的污染，该反应中氧化剂是NO₂，当消耗CH₄的体积是11.2L（标准状况下）时，理论上可处理1molNO₂．
（2）治理汽车尾气中CO和NO的一种方法是：在汽车排气管中安装一个催化转化装置，该装置能将CO和NO转化为参与大气循环的无毒气体．该反应的化学方程式为2NO+2CO$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N₂+2CO₂．
（3）某无色废水中可能含有Fe³⁺、Al³⁺、Na⁺、Cl^-、OH^-、SO₄^2-、中的几种离子．分别取三份废水进行如下实验：
I．进行焰色反应实验，火焰为无色．
Ⅱ．取100mL废水，加入足量的BaCl₂溶液，生成2.33g白色沉淀．
Ⅲ．取100mL废水，逐滴加入1.0mol•L^-1的NaOH溶液，消耗NaOH溶液的体积与生成沉淀的质量如图所示．
请根据上述信息回答下列问题：
①该废水中一定不含有的离子是Fe³⁺、Na⁺、OH^-．
②实验中需配制1.0mol•L^-1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，还缺少的仪器有100mL容量瓶．
③写出图中A→B反应的离子方程式：OH^-+Al（OH）₃=AlO₂^-+2H₂O．
④通过计算，该废水中含有Cl^-（填“含有”或“不含有”）；若含有，则c（Cl^-）=0.1mol/L（若不含有，此问不必作答）．

Answer 1

分析 （1）根据元素化合价的变化来判断氧化剂的化合价降低；根据反应方程式分析判断；
（2）在催化剂条件下NO和CO反应，生成CO₂和N₂；
（3）无色废水中不含Fe³⁺，
I．进行焰色反应实验，火焰为无色，说明无钠离子；
Ⅱ．取100mL废水，加入足量的BaCl₂溶液，生成2.33g白色沉淀，说明溶液中含有硫酸根离子，而且物质的量为0.01mol；
Ⅲ．取100mL废水，逐滴加入1.0mol•L^-1的NaOH溶液，说明溶液中含有铝离子，而铝离子的物质的量为：$\frac{×0.03}{3}$=0.01mol，由此分析解答．

解答 解：（1）二氧化氮中氮由+4价变成0价，所以二氧化氮是氧化剂，据反应CH₄+2NO₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N₂+CO₂+2H₂O可知1mol的甲烷消耗2mol的二氧化氮，所以当消耗CH₄的体积是11.2L（标准状况下）时，理论上可处理1molNO₂，故答案为：NO₂；1；
（2）在催化剂条件下NO和CO反应，生成CO₂和N₂，反应的方程式为2NO+2CO$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N₂+2CO₂，故答案为：2NO+2CO$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N₂+2CO₂；
（3）无色废水中不含Fe³⁺，
Ⅱ．取100mL废水，加入足量的BaCl₂溶液，生成2.33g白色沉淀，说明溶液中含有硫酸根离子，而且物质的量为0.01mol；
Ⅲ．取100mL废水，逐滴加入1.0mol•L^-1的NaOH溶液，说明溶液中含有铝离子，而铝离子的物质的量为$\frac{1×0.03}{3}$=0.01mol，有铝离子就不含氢氧根离子，根据电荷守恒，含有氯离子，n（Cl^-）=3n（Al³⁺）-2n（SO₄^2-）=3×0.01-2×0.01=0.01mol，则：
①该废水中一定不含有的离子是Fe³⁺、Na⁺、OH^-，故答案为：Fe³⁺、Na⁺、OH^-；
②实验中需配制1.0mol•L^-1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，还缺少的仪器有100ml的容量瓶，故答案为：100mL容量瓶；
③图中A→B反应是氢氧化铝溶解生成偏铝酸钠，离子方程方程式为：OH^-+Al（OH）₃=AlO₂^-+2H₂O，故答案为：OH^-+Al（OH）₃=AlO₂^-+2H₂O；
④根据电荷守恒，该废水中含有Cl^-；则c（Cl^- ）=$\frac{0.01}{0.1}$=0.1mol•L^-1，故答案为：含有；0.1mol•L^-1..

点评 本题主要考查氧化还原反应的计算，化学方程式的书写，离子共存的判断与计算．