Question

18．某工業(yè)廢水中含下表離子中的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^-1

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

甲同學(xué)與探究該廢水的組成，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，無紫色火焰（透過藍(lán)色鈷玻璃觀察）．
Ⅱ．取少量原溶液，加入KSCN溶液無明顯變化．
Ⅲ．另取原溶液加入少量鹽酸，有無色氣體生成，該無色氣體遇空氣變成紅棕色，此時(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離子是K⁺、Fe³⁺（寫離子符號(hào)）．
（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(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離子是Fe²⁺、Mg²⁺，陰離子是Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-（寫離子符號(hào)）．
（5）另取50mL原溶液，加入足量的NaOH溶液，充分反應(yīng)后過濾，洗滌，灼燒至恒重，得到的固體質(zhì)量為0.6g．（保留一位小數(shù)）

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(lán)色鈷玻璃觀察），說明沒有K⁺，
Ⅱ．取少量原溶液，加入KSCN溶液無明顯變化，說明沒有Fe³⁺；
Ⅲ．另取原溶液加入少量鹽酸，有無色氣體生成，該無色氣體遇空氣變成紅棕色，此時(shí)溶液依然澄清，說明含有NO₃^-且有還原性離子Fe²⁺，則一定沒有碳酸根離子和硅酸根離子，且溶液中陰離子種類不變，說明含有Cl^-；
Ⅳ．向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，說明含有SO₄^2-；據(jù)此分析．

解答 解：（1）用鉑絲蘸取少量溶液，在火焰上灼燒，無紫色火焰（透過藍(lán)色鈷玻璃觀察），說明沒有K⁺，取少量原溶液，加入KSCN溶液無明顯變化，說明沒有Fe³⁺；
故答案為：K⁺、Fe³⁺；
（2）若向原溶液中加入稀鹽酸，有無色氣體生成，該無色氣體遇空氣變成紅棕色，說明Fe²⁺與NO₃^-和H⁺反應(yīng)生成NO，亞鐵離子與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸鐵和一氧化氮和水，故離子反應(yīng)方程式為：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，故答案為：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（3）NO能夠與水反應(yīng)生成一氧化氮和硝酸，化學(xué)方程式為3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，故答案為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
（4）溶液中有Fe²⁺、NO₃^-，故不能含有SiO₃^2-和CO₃^2-，加鹽酸溶液中陰離子種類不變，說明原溶液中有Cl^-；故依據(jù)電荷守恒得出：溶液中負(fù)電荷總濃度為：0.1+0.1+0.1×2=0.4mol，正電荷總濃度為：0.1×2，故溶液中還含有0.1mol的Mg²⁺，故5種離子可以確定為：Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-、Fe²⁺、Mg²⁺，故答案為：Fe²⁺、Mg²⁺；Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-；
（5）加入足量的氫氧化鈉后，發(fā)生反應(yīng)生成Fe（OH）₂和Mg（OH）₂，氫氧化亞鐵不穩(wěn)定易被氧化為氫氧化鐵，充分反應(yīng)后過濾，洗滌，灼燒沉淀至恒重，最終得到的固體為Fe₂O₃和MgO，依據(jù)元素守恒得出Fe₂O₃為0.1mol/L×0.05L×$\frac{1}{2}$=0.0025mol，故質(zhì)量為：0.0025mol×120g/mol=0.3g；MgO的物質(zhì)的量為0.005mol，質(zhì)量為：0.005mol×60g/mol=0.3g，故固體的總質(zhì)量為0.6g，故答案為：0.6．

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．