Question

18．某工业废水中含下表离子中的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^-1

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

甲同学与探究该废水的组成，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．取少量原溶液，加入KSCN溶液无明显变化．
Ⅲ．另取原溶液加入少量盐酸，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K⁺、Fe³⁺（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为3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO．
（4）甲同学最终确定原溶液中所含阳离子是Fe²⁺、Mg²⁺，阴离子是Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-（写离子符号）．
（5）另取50mL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0.6g．（保留一位小数）

Answer 1

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），说明没有K⁺，
Ⅱ．取少量原溶液，加入KSCN溶液无明显变化，说明没有Fe³⁺；
Ⅲ．另取原溶液加入少量盐酸，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，说明含有NO₃^-且有还原性离子Fe²⁺，则一定没有碳酸根离子和硅酸根离子，且溶液中阴离子种类不变，说明含有Cl^-；
Ⅳ．向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，说明含有SO₄^2-；据此分析．

解答 解：（1）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），说明没有K⁺，取少量原溶液，加入KSCN溶液无明显变化，说明没有Fe³⁺；
故答案为：K⁺、Fe³⁺；
（2）若向原溶液中加入稀盐酸，有无色气体生成，该无色气体遇空气变成红棕色，说明Fe²⁺与NO₃^-和H⁺反应生成NO，亚铁离子与稀硝酸反应生成硝酸铁和一氧化氮和水，故离子反应方程式为：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，故答案为：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（3）NO能够与水反应生成一氧化氮和硝酸，化学方程式为3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，故答案为：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
（4）溶液中有Fe²⁺、NO₃^-，故不能含有SiO₃^2-和CO₃^2-，加盐酸溶液中阴离子种类不变，说明原溶液中有Cl^-；故依据电荷守恒得出：溶液中负电荷总浓度为：0.1+0.1+0.1×2=0.4mol，正电荷总浓度为：0.1×2，故溶液中还含有0.1mol的Mg²⁺，故5种离子可以确定为：Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-、Fe²⁺、Mg²⁺，故答案为：Fe²⁺、Mg²⁺；Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-；
（5）加入足量的氢氧化钠后，发生反应生成Fe（OH）₂和Mg（OH）₂，氢氧化亚铁不稳定易被氧化为氢氧化铁，充分反应后过滤，洗涤，灼烧沉淀至恒重，最终得到的固体为Fe₂O₃和MgO，依据元素守恒得出Fe₂O₃为0.1mol/L×0.05L×$\frac{1}{2}$=0.0025mol，故质量为：0.0025mol×120g/mol=0.3g；MgO的物质的量为0.005mol，质量为：0.005mol×60g/mol=0.3g，故固体的总质量为0.6g，故答案为：0.6．

点评 本题考查离子共存与推断等，是对学生综合能力的考查，关键是明确常见离子检验与离子间发生的反应，题目难度中等．