Question

【題目】某工業廢水中可能含有如下幾種陰陽離子：

陽離子	Fe3+、Al3+、Fe2+、Ba2+、Na+
陰離子	Cl－、CO32－、NO3－、SO42－、S2－

現對該廢水樣品進行以下研究：

Ⅰ．向試管中滴加濃鹽酸，有少量的無色氣體生成，氣體遇空氣立即變為紅棕色；

Ⅱ．若向Ⅰ所得的溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成。

Ⅲ．若向Ⅰ所得的溶液中加入過量的NaOH溶液，有紅褐色沉淀生成。過濾后向所得濾液中通入過量的CO2氣體，有白色絮狀沉淀生成。

根據上述實驗，回答下列問題：

（1）該廢水中一定含有的陰離子是 _____，一定不含有的陽離子是_____；

（2）寫出Ⅰ中產生無色氣體的反應的離子方程式：______；

（3）寫出Ⅲ中通入過量CO2產生白色絮狀沉淀所發生的反應離子方程式：______；

（4）在廢水中加入新制氯水，測得溶液中c(Fe3+)＝1.0×10－2mol·L－1，c(Al3+)＝1.0×10－3mol·L－1。要想使Fe3+完全沉淀（離子濃度為1.0×10－5mol·L－1）而Al 3+不沉淀，則應調節溶液pH范圍為______。（已知常溫下Fe(OH)3的Ksp＝1.0×10－38，Al(OH)3的Ksp＝1.0×10－33）

Answer 1

【答案】 NO3—，SO42- Ba2+ 3Fe2++ NO3—+4H+ =3Fe2+NO↑+2H2O AlO2-+CO2+2H2O= Al(OH)3↓+HCO3- 3≤pH≤4

【解析】本題主要考查離子的檢驗。

Ⅰ．紅棕色氣體是二氧化氮，廢水含有NO3－和還原性離子Fe2+、S2－中的一種；

Ⅲ．紅褐色沉淀是氫氧化鐵，表明廢水含有鐵元素的離子，白色絮狀沉淀是氫氧化鋁，表明廢水含有Al3+。相應地不含有與Fe3+或Fe2+或Al3+發生反應的S2－、CO32－。

Ⅱ．白色沉淀是硫酸鋇，廢水含有SO42－。相應地不含有與SO42－發生反應的Ba2+。

（1）該廢水中一定含有的陰離子是NO3-、SO42-，一定不含有的陽離子是Ba2+；

（2）Ⅰ中產生無色氣體的反應是稀硝酸與Fe2+的反應，反應的離子方程式：3Fe2++NO3-+4H+=3Fe2+NO↑+2H2O；

（3）Ⅲ中通入過量CO2產生白色絮狀沉淀，同時生成碳酸氫鈉，所發生反應的離子方程式：AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-；

（4）要想使Fe3+完全沉淀就是控制c(Fe3+)≤1.0×10－5mol·L－1，則要求c(OH－)≥(=1.0×10－11mol·L－1，pH≥3，Al3+不沉淀，c(Al3+)＝1.0×10－3mol·L－1，則要求c(OH－)≤(=1.0×10－10mol·L－1，pH≤4，總之，應調節溶液pH范圍為3≤pH≤4。