Question

【题目】Ⅰ.下列是某研究性学习小组对某无色水样成分的检测过程，已知该水样中只可能含有K+ 、Mg2+、Fe3+、Cu2+、Al3+、Ag+、Ca2+、CO32-、SO42-、Cl-中的若干种离子，该小组同学取了100ml水样进行实验：向水样中先滴加硝酸钡溶液，再滴加1mol·L-1硝酸，实验过程中沉淀质量与所加试剂量的关系变化如下图所示：

(1)仅凭观察可知该水样中一定不含有的阳离子是________。

(2)由B点到C点变化过程中消耗硝酸的体积为__________ml。

(3)试根据实验结果推测K+是否存在_______(填“是”或“否”)若存在，其物质的量浓度的范围是______mol·L-1(若不存在，则不必回答)。

(4)设计简单实验验证原水样中可能存在的离子__________________________________(写出实验步骤、现象和结论)。

II.湿法制备高铁酸钾(K2FeO4)的反应体系中有六种粒子：Fe(OH)3、ClO－、OH－、FeO42-、Cl－、H2O。

(1)写出并配平湿法制高铁酸钾反应的离子方程式：_________________________。

(2)若反应过程中转移了0.3 mol电子，则还原产物的物质的量为________ mol。

(3)低温下，在高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾(K2FeO4)，原因_______________________________________________________________________。

(4)已知K2FeO4能水解产生Fe(OH)3用作净水剂，请写出水解的离子方程式___________

Answer 1

【答案】Fe3+、Cu2+ 40 是 ≥0.6 取少量水样于试管中，加入过量的硝酸钡溶液，待沉淀完全后，向上层清液中滴加硝酸酸化的硝酸银溶液，（或过滤，取滤液加硝酸酸化的硝酸银溶液）若产生白色沉淀，则原水样中含Cl-，反之无Cl- 2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO42-＋3Cl－＋5H2O 0.15 该温度下K2FeO4比Na2FeO4的溶解度小 4FeO42-+10H2O4Fe（OH）3+8OH-+3O2↑

【解析】

水样为无色，说明溶液中不含Fe3+、Cu2+，向水样中先滴加硝酸钡溶液，产生沉淀，再滴加1mol·L-1硝酸，沉淀部分溶解，说明溶液中含有碳酸根离子和硫酸根离子，则溶液中没有Mg2+、Al3+、Ag+、Ca2+，硫酸钡沉淀为2.33克，即0.01mol硫酸钡，硫酸根离子为0.01mol，含有碳酸钡沉淀的质量为6.27-2.33=3.94克，则碳酸钡的物质的量为3.94/197=0.02mol，碳酸根离子为0.02mol，根据溶液中必须有阴阳离子分析，K+ 一定存在，不能确定 Cl-。

（1）仅凭观察，水样为无色，所以可知该水样中一定不含有的阳离子是Fe3+、Cu2+。（2）由B点到C点变化为溶解0.02mol碳酸钡，过程中消耗硝酸的物质的量为0.04mol，硝酸的体积为0.04/1=0.04Ｌ＝40ml。（3）根据以上分析可知K+一定存在，根据电荷守恒分析，假设溶液中没有氯离子，则假设钾离子物质的量为xmol，则有x=0.02×2+0.01×2=0.06mol,其物质的量浓度为0.06/0.1=0.6 mol·L-1，溶液中可能有氯离子，所以钾离子物质的量浓度的范围是≥0.6 mol·L-1； (4).原溶液中可能有氯离子，要检验氯离子需要利用氯离子和银离子反应生成氯化银，但是存在硫酸根离子和碳酸根离子，有干扰，所以先除去两种离子，实验步骤为：取少量水样于试管中，加入过量的硝酸钡溶液，待沉淀完全后，向上层清液中滴加硝酸酸化的硝酸银溶液，（或过滤，取滤液加硝酸酸化的硝酸银溶液）若产生白色沉淀，则原水样中含Cl-，反之无Cl- 。II. (1)根据元素化合价分析，铁元素化合价升高，则次氯酸根离子做为氧化剂，再根据电荷守恒和质量守恒配平离子方程式为：2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－=2FeO42-＋3Cl－＋5H2O。 (2)根据前面的离子方程式可知，反应中转移6个电子时生成3个Cl-，所以当转移0.3mol电子时，还原产物即氯离子物质的量为0.15mol。(3) 低温下高铁酸钠溶液中加入氢氧化钾至饱和析出高铁酸钾，说明在该温度下K2FeO4比Na2FeO4的溶解度小。 (4)铁元素化合价降低后生成铁离子，水中的氧元素化合价升高生成氧气，铁离子水解生成氢氧化铁，离子方程式为：4FeO42-+10H2O4Fe（OH）3+8OH-+3O2↑。