Question

17．某工業廢水中僅含下表離子中的5種（不考慮水的電離及離子的水解），且各種離子的物質的量濃度相等，均為0.1mol/L．

陽離子	K+  Cu2+  Fe3+  Al3+  Fe2+
陰離子	Cl-  CO32-NO3-SO42-SiO32-

甲同學欲探究廢水的組成，進行了如下實驗：
Ⅰ．用鉑絲蘸取少量溶液，在火焰上灼燒，無紫色火焰（透過藍色鈷玻璃觀察）．
Ⅱ．取少量溶液，加入KSCN溶液無明顯變化．
Ⅲ．另取溶液加入少量鹽酸，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與原溶液中種類相同．
Ⅳ．向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成．
請推斷：
（1）僅由Ⅰ、Ⅱ判斷，溶液中一定不含有的陽離子是K⁺、Fe³⁺（寫離子符號）．
（2）Ⅲ中加入少量鹽酸生成無色氣體的離子方程式是3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O．
（3）將Ⅲ中所得紅棕色氣體通入水中，氣體變無色，所發生的化學方程式為3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO．
（4）甲同學最終確定原溶液中所含陽離子是Fe²⁺、Cu²⁺，陰離子是Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-．（寫離子符號）
（5）工業廢水中常含有不同類型的污染物，可采用不同的方法處理．以下是乙同學針對含不同污染物的廢水提出的處理措施和方法，其中正確的是D．

選項	污染物	處理措施	方法類別
A	廢酸	加生石灰中和	物理法
B	Cu2+等重金屬離子	加硫酸鹽沉降	化學法
C	含復雜有機物的廢水	通過微生物代謝	物理法
D	堿性的廢水	用CO2來中和	化學法

Answer 1

分析 Ⅰ．用鉑絲蘸取少量溶液，在火焰上灼燒，無紫色火焰（透過藍色鈷玻璃觀察），說明沒有K⁺；
Ⅱ．取少量溶液，加入KSCN溶液無明顯變化，說明沒有Fe³⁺；
Ⅲ．另取溶液加入少量鹽酸，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，說明 Fe²⁺與NO₃^-和H⁺反應生成NO，即溶液中有Fe²⁺、NO₃^-，加鹽酸溶液中陰離子種類不變，說明原溶液中有Cl^-，加鹽酸溶液依然澄清加鹽酸說明沒有SiO₃^2-；
Ⅳ．向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，說明有SO₄^2-，以此來解答（1）～（4）；
（5）污染治理要求能除掉有毒的物質，新生成的物質對環境無污染，物理法與化學法的區別是否有新物質生成．

解答 解：Ⅰ．用鉑絲蘸取少量溶液，在火焰上灼燒，無紫色火焰（透過藍色鈷玻璃觀察），說明沒有K⁺．
Ⅱ．取少量溶液，加入KSCN溶液無明顯變化，說明沒有Fe³⁺．
Ⅲ．另取溶液加入少量鹽酸，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，說明 Fe²⁺與NO₃^-和H⁺反應生成NO，即溶液中有Fe²⁺、NO₃^-，加鹽酸溶液中陰離子種類不變，說明原溶液中有Cl^-，加鹽酸溶液依然澄清加鹽酸說明沒有SiO₃^2-；
Ⅳ．向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，說明有SO₄^2-；
（1）由Ⅰ、Ⅱ判斷，溶液中一定不含有的陽離子是K⁺、Fe³⁺，故答案為：K⁺、Fe³⁺；
（2）Ⅲ中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）將Ⅲ中所得紅棕色氣體為二氧化氮，通入水中，與水反應生成NO，氣體變無色，所發生的化學方程式為3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO，
故答案為：3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO；
（4）由以上推斷可知溶液中陰離子為 Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-，且各為0.1mol/L；已經推斷出的陽離子是Fe²⁺，其濃度為0.1mol/L，由電荷守恒可知溶液中還有一種+2價陽離子，所以還有Cu²⁺，所以甲同學最終確定原溶液中所含陽離子是：Fe²⁺、Cu²⁺，陰離子是：Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-，
故答案為：Fe²⁺、Cu²⁺；Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-；
（5）A．酸和堿的中和反應為化學反應，為化學法，故A錯誤；
B．硫酸銅可溶，所以不能沉淀除去，故B錯誤；
C．復雜有機物通過微生物代謝的過程是化學方法，故C錯誤；
D．二氧化碳是酸性氣體，可以和堿之間反應，屬于化學方法，故D正確，
故選D．

點評 本題考查離子及無機物的推斷，為高頻考點，把握離子之間的反應、離子檢驗及現象與結論的關系為解答的關鍵，側重分析與推斷能力的考查，題目難度不大．