Question

【題目】某廢水中可能含有下列離子中的若干種：Fe3＋、Al3＋、Fe2＋、Cu2＋、Cl－、CO32-、NO3-、SO42-、SiO32-。現進行如下實驗：

Ⅰ.取少量溶液，加入KSCN溶液，無明顯變化。

Ⅱ.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。

Ⅲ.向Ⅱ中所得的溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成。

Ⅳ.向Ⅱ中所得的溶液中加入過量濃氨水，僅有紅褐色沉淀生成。過濾，在所得濾液中加入鹽酸至酸性時，再加入氫氧化鈉溶液，有藍色沉淀生成。

請回答下列問題：

(1)該廢水中一定含有的離子是_________________________。

(2)實驗Ⅱ中加入少量鹽酸生成無色氣體的離子方程式是______________________。

(3)過濾除去Ⅳ中的藍色沉淀，調整濾液的pH為10.7左右時，加入鋁粉，反應產生氨氣和氮氣的體積比為1：4，其離子方程式為Al＋NO3-＋OH－→ AlO2-＋NH3＋N2＋H2O(未配平)。還原產物是_________，若除去0.2 mol NO3-，要消耗鋁________g。

Answer 1

【答案】Fe2＋、Cu2＋、NO3-、SO42- 3Fe2＋＋NO3-＋4H＋=3Fe3＋＋NO↑＋2H2O NH3和N2 9.6

【解析】

I. 取少量溶液，加入KSCN溶液，無明顯變化，證明溶液中不含Fe3＋；

Ⅱ. 另取溶液加入鹽酸，有無色氣體生成，該無色氣體遇空氣變成紅棕色，說明是一氧化氮被氧化為二氧化氮，證明原溶液中一定含有NO3和Fe2+，根據離子共存知，溶液中不能有CO32、SiO32；

Ⅲ. 向Ⅱ中所得溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成，證明溶液中有SO42；

Ⅳ. 向Ⅱ中所得溶液中加入過量濃氨水，僅有紅褐色沉淀生成，則生成氫氧化鐵紅褐色沉淀，溶液中沒有Al3+，過濾，在所得溶液中加入鹽酸至酸性時，再加入氫氧化鈉溶液，有藍色沉淀生成，則生成氫氧化銅沉淀，則溶液中含有Cu2+，據此分析解得。

I. 取少量溶液，加入KSCN溶液，無明顯變化，證明溶液中不含Fe3＋；

Ⅱ. 另取溶液加入鹽酸，有無色氣體生成，該無色氣體遇空氣變成紅棕色，說明是一氧化氮被氧化為二氧化氮，證明原溶液中一定含有NO3和Fe2+，根據離子共存知，溶液中不能有CO32、SiO32；

Ⅲ. 向Ⅱ中所得溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成，證明溶液中有SO42；

Ⅳ. 向Ⅱ中所得溶液中加入過量濃氨水，僅有紅褐色沉淀生成，則生成氫氧化鐵紅褐色沉淀，溶液中沒有Al3+，過濾，在所得溶液中加入鹽酸至酸性時，再加入氫氧化鈉溶液，有藍色沉淀生成，則生成氫氧化銅沉淀，則溶液中含有Cu2+；

（1）由以上分析可知，該廢水中一定含有的離子是Fe2＋、Cu2＋、NO3-、SO42-；

故答案為：Fe2＋、Cu2＋、NO3-、SO42-；

（2）實驗II：另取溶液加入鹽酸，有無色氣體生成，該無色氣體遇空氣變成紅棕色，說明是一氧化氮被氧化為二氧化氮，證明原溶液中一定含有NO3和Fe2+，NO3在酸性環境下具有強氧化性，能氧化Fe2＋，生成NO和Fe3＋、水，反應的離子方程式為：3Fe2＋＋NO3-＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O；

故答案為：3Fe2＋＋NO3-＋4H＋=3Fe3＋＋NO↑＋2H2O；

（3）反應產生氨氣和氮氣的體積比為1:4，根據得失電子守恒、電荷守恒、元素守恒配平方程式為：16Al+9NO3+7OH=16AlO2+4N2↑+NH3↑+2H2O，含有元素化合價降低的生成物為還原產物，為NH3和N2；設除去0.2 mol NO3-，要消耗鋁xg，根據方程式可列比例式，

16Al+9NO3+7OH=16AlO2+4N2↑+NH3↑+2H2O

16 9

x 0.2mol 則可得，，解得x=，則Al的質量為mol×27gmol1=9.6g；

故答案為：NH3和N2；9.6。