Question

9．某工業(yè)廢水含有下列離子中的5種（不考慮水的電離及離子的水解），K⁺、Cu²⁺、Al³⁺、Fe²⁺、Cl^-、CO₃^2-、NO₃^-、SO₄^2-，且各種離子的物質(zhì)的量濃度相等．甲同學欲探究廢水的組成，進行了如下實驗：
①用鉑絲蘸取少量溶液，在火焰上灼燒，透過藍色鈷玻璃觀察無紫色火焰．
②另取溶液加入足量稀鹽酸，有無色氣體生成，該無色氣體遇空氣變成紅棕色，此時溶液依然澄清，且溶液中陰離子種類不變．
③另取溶液加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成．
根據(jù)上述實驗，回答下列問題：
（1）步驟①可以確定一定不存在K⁺．（填化學式）
（2）步驟②中發(fā)生反應的離子方程式為：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O．
（3）步驟③中的白色沉淀為BaSO₄．（填化學式）
（4）原溶液中所含的5種離子為：Cu²⁺、Fe²⁺、Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-．

Answer 1

分析 用鉑絲蘸取少量溶液，在火焰上灼燒，透過藍色鈷玻璃觀察無紫色火焰，則說明沒有K⁺；另取溶液加入足量稀鹽酸，有無色氣體生成，該無色氣體遇空氣變成紅棕色，則說明含有具有氧化性的NO₃^-和還原性的Fe²⁺；若向溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，說明原溶液中含有CO₃^2-或SO₄^2-，因為有Fe²⁺所以沒有CO₃^2-，結(jié)合溶液中的電荷守恒分析．

解答 解：用鉑絲蘸取少量溶液，在火焰上灼燒，透過藍色鈷玻璃觀察無紫色火焰，則說明沒有K⁺；另取溶液加入足量稀鹽酸，有無色氣體生成，該無色氣體遇空氣變成紅棕色，則說明含有具有氧化性的NO₃^-和還原性的Fe²⁺；若向溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，說明原溶液中含有CO₃^2-或SO₄^2-，因為有Fe²⁺所以沒有CO₃^2-，
（1）由以上分析可知沒有K⁺，故答案為：K⁺；
（2）加入少量鹽酸生成無色氣體，是Fe²⁺與NO₃^-和H⁺反應生成NO，其離子方程式：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
故答案為：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（3）由以上分析可知，若向溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，說明原溶液中含有CO₃^2-或SO₄^2-，因為有Fe²⁺所以沒有CO₃^2-，則步驟③中的白色沉淀為BaSO₄，故答案為：BaSO₄；
（4）已知各種離子的物質(zhì)的量濃度相等，陰離子電荷比陽離子電荷多，所以還有另外的陽離子Cu²⁺或Al³⁺，若有Cu²⁺，陽離子的電荷多還須有Cl^-，若有Al³⁺，陰離子加上Cl^-，電荷仍不守恒；所以根據(jù)電荷守恒可知還有Cu²⁺、Cl^-，所以原溶液中所含的離子為：Cu²⁺、Fe²⁺、Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-，
故答案為：Cu²⁺、Fe²⁺、Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-．

點評 本題考查了離子檢驗的實驗方法和反應現(xiàn)象分析，為高頻考點，側(cè)重于學生的分析能力和實驗能力的考查，掌握離子性質(zhì)和溶液中電荷守恒計算判斷存在的離子是解題關鍵，題目難度較大．