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

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为______．（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．

Answer 1

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．取少量溶液，加入KSCN溶液无明显变化，说明没有Fe²⁺．
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，说明 Fe²⁺与NO₃^-和H⁺反应生成NO，即溶液中有Fe²⁺、NO₃^-，加盐酸溶液中阴离子种类不变，说明原溶液中有Cl^-，加盐酸溶液依然澄清加盐酸说明没有SiO₃^2-；
Ⅳ．向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，说明有SO₄^2-；
（1）由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，是Fe²⁺与NO₃^-和H⁺反应生成NO，其离子方程式：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺═3Fe³⁺+NO+2H₂O；
故答案为：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺═3Fe³⁺+NO+2H₂O；
（3）将Ⅲ中所得红棕色气体为二氧化氮，通入水中，与水反应生成NO，气体变无色，所发生的化学方程式为3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO，
故答案为：3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO；
（4）由以上推断可知溶液中阴离子为 Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-，且各为0.1mol/L；已经推断出的阳离子是Fe²⁺，其浓度为0.1mol/L，由电荷守恒可知溶液中还有一种+2价阳离子，所以还有Cu²⁺，所以甲同学最终确定原溶液中所含阳离子是：Fe²⁺、Cu²⁺；阴离子是：Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-；
故答案为：Fe²⁺、Cu²⁺；Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-；
（5）另取100mL原溶液，加入足量的NaOH溶液，Fe²⁺生成Fe（OH）₂，又被氧气氧化为Fe（OH）₃，Cu²⁺生成Cu（OH）₂，充分反应后过滤，洗涤，灼烧至恒重，得到的固体为Fe₂O₃和CuO，
根据元素守恒：n（CuO）=n（Cu²⁺）=cV=0.1mol/L×0.1L=0.01mol；n（Fe₂O₃）=

1

2

n（Fe²⁺）=0.005mol，
所以固体质量为：m（CuO）+m（Fe₂O₃）=0.01mol×80g/mol+0.005mol×160g/mol=1.6g，
故答案为：1.6g．