9.某工業(yè)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(zhì)的量濃度相等,均為0.1mol/L.
陽(yáng)離子K+ Cu2+   Fe3+   Al3+   Fe2+
陰離子Cl-CO32-  NO3-  SO42-  SiO32-
甲同學(xué)欲探究廢水的組成,進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):
Ⅰ.用鉑絲蘸取少量溶液,在火焰上灼燒,無(wú)紫色火焰(透過(guò)藍(lán)色鈷玻璃觀察).
Ⅱ.取少量溶液,加入KSCN溶液無(wú)明顯變化.
Ⅲ.另取溶液加入少量鹽酸,有無(wú)色氣體生成,該無(wú)色氣體遇空氣變成紅棕色,此時(shí)溶液依然澄清,且溶液中陰離子種類不變.
Ⅳ. 向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成.
請(qǐng)推斷:
(1)由Ⅰ、Ⅱ判斷,溶液中一定不含有的陽(yáng)離子是K+、Fe3+(寫離子符號(hào)).
(2)Ⅲ中加入少量鹽酸生成無(wú)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(wú)色,所發(fā)生的化學(xué)方程式為3NO2+H2O═2HNO3+NO
(4)甲同學(xué)最終確定原溶液中所含陽(yáng)離子是Fe2+、Cu2+;,陰離子是Cl-、NO3-、SO42-.(寫離子符號(hào))
(5)另取100mL原溶液,加入足量的NaOH溶液,充分反應(yīng)后過(guò)濾,洗滌,灼燒至恒重,得到的固體質(zhì)量為1.6 g.

分析 Ⅰ.用鉑絲蘸取少量溶液,在火焰上灼燒,透過(guò)藍(lán)色鈷玻璃觀察,無(wú)紫色火焰,說(shuō)明溶液中不含K+;
Ⅱ.取少量溶液,加入KSCN溶液無(wú)明顯變化,說(shuō)明溶液不含F(xiàn)e3+;
Ⅲ.另取溶液加入少量鹽酸,有無(wú)色氣體生成,該無(wú)色氣體遇空氣變成紅棕色,說(shuō)明有還原性離子Fe2+與NO3-、H+反應(yīng)生成NO,即溶液中有Fe2+、NO3-,此時(shí)溶液依然澄清,且溶液中陰離子種類不變,則判斷一定不含有CO32-、SiO32-,原溶液中還有的含有Cl-;
Ⅳ. 向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成,說(shuō)明有SO42-
由上述分析可知,一定含有的陰離子Cl-、NO3-,SO42-,且各為0.1mol/L,依據(jù)電荷守恒可知,推斷出的陽(yáng)離子含有Cu2+

解答 解:Ⅰ.用鉑絲蘸取少量溶液,在火焰上灼燒,透過(guò)藍(lán)色鈷玻璃觀察,無(wú)紫色火焰,說(shuō)明溶液中不含K+;
Ⅱ.取少量溶液,加入KSCN溶液無(wú)明顯變化,說(shuō)明溶液不含F(xiàn)e3+;
Ⅲ.另取溶液加入少量鹽酸,有無(wú)色氣體生成,該無(wú)色氣體遇空氣變成紅棕色,說(shuō)明有還原性離子Fe2+與NO3-、H+反應(yīng)生成NO,即溶液中有Fe2+、NO3-,此時(shí)溶液依然澄清,且溶液中陰離子種類不變,則判斷一定不含有CO32-、SiO32-,原溶液中還有的含有Cl-;
Ⅳ. 向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成,說(shuō)明有SO42-;
由上述分析可知,一定含有的陰離子Cl-、NO3-,SO42-,且各為0.1mol/L,依據(jù)電荷守恒可知,推斷出的陽(yáng)離子含有Cu2+
(1)由Ⅰ、Ⅱ判斷,溶液中一定不含有的陽(yáng)離子是K+、Fe3+,故答案為:K+、Fe3+;
(2)Ⅲ中加入少量鹽酸生成無(wú)色氣體,是Fe2+與NO3-和H+反應(yīng)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(yīng)生成NO,氣體變無(wú)色,所發(fā)生的化學(xué)方程式為3NO2+H2O═2HNO3+NO,
故答案為:3NO2+H2O═2HNO3+NO;
(4)由上述分析可知,最終確定原溶液中所含陽(yáng)離子是:Fe2+、Cu2+;陰離子是:Cl-、NO3-、SO42-
故答案為:Fe2+、Cu2+;Cl-、NO3-、SO42-;
(5)另取100mL原溶液,加入足量的NaOH溶液,F(xiàn)e2+、Cu2+、Al3+ 反應(yīng)生成Fe(OH)2、Cu(OH)2、NaAlO2,氫氧化亞鐵不穩(wěn)定易被氧化為氫氧化鐵,充分反應(yīng)后過(guò)濾,洗滌,灼燒沉淀至恒重,最終得到的固體為Fe2O3、CuO,由元素守恒可知n(Fe2O3)=$\frac{1}{2}$n(Fe2+)=0.1L×0.1mol/L×$\frac{1}{2}$=0.005mol,n(CuO)=n(Cu2+)=0.1L×0.1mol/L=0.01mol,故最終獲得固體質(zhì)量為0.005mol×160g/mol+0.01mol×80g/mol=1.6g,
故答案為:1.6.

點(diǎn)評(píng) 本題考查離子共存與推斷等,是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查,關(guān)鍵是明確常見離子檢驗(yàn)與離子間發(fā)生的反應(yīng),題目難度中等.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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(2)寫出反應(yīng)Ⅳ中①的化學(xué)方程式
(3)寫出反應(yīng)Ⅴ的化學(xué)方程式
(4)E有多種同分異構(gòu)體,寫出符合條件的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:
①能發(fā)生銀鏡反應(yīng),又能與金屬鈉反應(yīng)生成氫氣,但不能發(fā)生消去反應(yīng);
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