Question

2014年3月22日是第二十二屆“世界水日”，保護水資源，從我做起！
（1）ClO₂和Cl₂（還原產(chǎn)物都為Cl^-）是生活中常用的消毒劑．當消耗等物質的量的兩種物質時，ClO₂的消毒效率是Cl₂的

 

倍．
（2）煉金廢水中含有絡離子[Au（CN）₂]⁺，與弱電解質碳酸的電離方式相似，[Au（CN）₂]⁺也存在著兩步電離，其電離出CN^-有毒，CN^-與H⁺結合生成毒性更強的HCN．[Au（CN）₂]⁺的一級電離方程式：

 

；在堿性條件下NaClO將廢水中的CN^-氧化成CO和N₂，其反應的離子方程式為：

 

．
（3）某無色廢水中可能含有Fe³⁺、Al³⁺、Mg²⁺、Na⁺、NO₃^-、CO₃^2-、SO₄^2-離子中的幾種，為分析其成分，分別取廢水樣品100mL，進行了三組實驗，其操作和有關現(xiàn)象如圖所示：

請根據(jù)圖回答下列問題：
①實驗中需配制1.0mol/L的NaOH溶液100mL，所需儀器除了玻璃棒、托盤天平、量筒、藥匙、燒杯、膠頭滴管，還缺少的儀器為

 

．
②實驗③中沉淀量由A→B過程中所發(fā)生反應的離子方程式為

 

．
③試確定NO₃^-是否存在？

 

（填“存在”、“不存在”或“不確定”），若存在，試計算c（NO₃^-）=

 

（若不存在，此問不必作答）．
（4）．聚合硫酸鐵又稱聚鐵，其化學式為[Fe₂（OH）_n（SO₄）_（3-0.5n）]_m（n＞2，m≤10），它是一種高效的無機高分子混凝劑、凈水劑． 某中學化學興趣小組查資料獲取測定聚鐵中含鐵量的方法：把聚鐵溶于過量酸中，先用過量SnCl₂將Fe³⁺還原成 Fe²⁺：Sn²⁺+2Fe³⁺+6Cl^-=2Fe²⁺+SnCl₆^2-，再加入HgCl₂溶液除去過量的SnCl₂：Sn²⁺+2Hg²⁺+8Cl^-=Hg₂Cl₂↓+SnCl₆^2-，然后用標準的K₂Cr₂O₇溶液（先加入幾滴試亞鐵靈指示劑）滴定溶液中的Fe²⁺．若稱取聚鐵質量為10.00g配成100.0mL溶液，取出20.00mL，經(jīng)上述方法處理后，再用0.1000mol?L^-1K₂Cr₂O₇標準溶液滴定，達到終點時，消耗標準溶液12.80mL，則聚鐵中鐵元素的質量分數(shù)為

 

%．（保留小數(shù)點后一位）

Answer 1

考點：配制一定物質的量濃度的溶液,化學方程式的有關計算,氯、溴、碘及其化合物的綜合應用,常見陽離子的檢驗,常見陰離子的檢驗

專題：實驗設計題

分析：（1）每摩爾Cl₂得到2mol電子，而每摩爾ClO₂得到5mol電子，故為2.5倍；
（2）與弱電解質的電離方程式相似，[Au（CN）₂]⁺也存在著兩步電離，第一步電離出一個CN^-；
處理這種廢水是在堿性條件下，NaClO將CN^-氧化為碳酸根和氮氣，堿性條件下生成生成碳酸根離子；
（3）配制1.0mol/L的NaOH溶液100mL，根據(jù)實驗步驟所需儀器：玻璃棒、托盤天平、量筒、藥匙、燒杯、膠頭滴管、100mL容量瓶；
②實驗③中A→B過程是Al（OH）₃與OH^-發(fā)生反應；
③根據(jù)實驗①確定無Na⁺，根據(jù)實驗②確定有SO₄^2-，根據(jù)實驗③確定有Al³⁺和Mg²⁺，無鐵離子，因氫氧化鐵為紅褐色沉淀；因為CO₃^2-與Al³⁺不能共存，所以無CO₃^2-；故溶液中存在的離子為：Al³⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，根據(jù)硫酸鋇沉淀求出n（SO₄^2-），根據(jù)圖象求出n（Al³⁺）和n（Mg²⁺），再根據(jù)電荷守恒確定有沒有NO₃^-；
（4）根據(jù)6Fe²⁺～Cr₂O₇^2-計算出亞鐵離子物質的量，進而計算聚鐵中鐵的質量分數(shù)．

解答： 解：（1）ClO₂和Cl₂的還原產(chǎn)物都為Cl^-，每摩爾Cl₂得到2mol電子，而每摩爾ClO₂得到5mol電子，則所需Cl₂的物質的量是ClO₂的2.5倍，故答案為：2.5；
（2）與弱電解質的電離方程式相似，[Au（CN）₂]⁺也存在著兩步電離，第一步電離出一個CN^-，電離方程式為[Au（CN）₂]⁺?[Au（CN）]²⁺+CN^-，
故答案為：[Au（CN）₂]⁺?[Au（CN）]²⁺+CN^-；
處理這種廢水是在堿性條件下，NaClO將CN^-氧化為碳酸根和氮氣，堿性條件下生成碳酸根離子，反應方程式為：5ClO^-+2CN^-+2OH^-=2CO₃^2-+N₂↑+5Cl^-+H₂O，
故答案為：5ClO^-+2CN^-+2OH^-=2CO₃^2-+N₂↑+5Cl^-+H₂O；
（3）①配制1.0mol/L的NaOH溶液100mL，根據(jù)實驗步驟所需儀器：玻璃棒、托盤天平、量筒、藥匙、燒杯、膠頭滴管、100mL容量瓶；故答案為：100mL容量瓶；
②實驗③中A→B過程是Al（OH）₃與OH^-發(fā)生反應，其方程式為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
③根據(jù)實驗①確定無Na⁺，根據(jù)實驗②確定有SO₄^2-，根據(jù)實驗③確定有Al³⁺、Mg²⁺無Fe³⁺，因為CO₃^2-與Al³⁺不能共存，所以無CO₃^2-；
故溶液中存在的離子為：Al³⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，已知硫酸鋇沉淀為2.33g，則n（SO₄^2-）=

2.33g

233g/mol

=0.01mol，
 根據(jù)圖象可知與Al（OH）₃的OH^-為：n（OH^-）=0.005mol，
      Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O         Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓  
   n（Al³⁺）    0.005mol              n（Mg²⁺）  0.035mol-3n（Al³⁺）
所以n（Al³⁺）=0.005mol，n（Mg²⁺）=

0.035mol-3×0.005mol

2

=0.01mol  所以溶液中Mg²⁺和Al³⁺所帶正電荷與SO₄^2-所帶負電荷不相等，因此存在NO₃^-，
設NO₃^-物質的量為nmol，根據(jù)電荷守恒得：3n（Al³⁺）+2n（Mg²⁺）=2n（SO₄^2-）+n（NO₃^-）所以n（NO₃^-）=0.015mol，所以c（NO₃^-）═

0.015mol

0.1L

=0.15mol/L，
故答案為：存在；0.15mol/L；
（4）亞鐵被氧化成鐵離子，轉移1mol電子，Cr₂O₇^2-被還原為Cr³⁺，轉移6mol電子，
根據(jù)     6Fe²⁺～Cr₂O₇^2-計算出亞鐵離子物質的量，
         6mol         1mol
         n           0.1000mol/L×0.0128L
        
n=

6mol×0.1000mol/L×0.0128L

1mol

=0.00768mol，
故聚鐵中鐵的質量分數(shù)為：

0.00768mol× 100mL 20mL ×56g/mol

10.00g

×100%=21.5%，
故答案為：21.5%．

點評：本題考查了常見離子檢驗，現(xiàn)象的判斷和離子檢驗，滴定的計算等．關鍵是圖象分析離子特征和離子共存的判斷，關系式的應用等，題目難度中等．