Question

6．某無色廢水中可能含有Fe³⁺、Al³⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺、NO₃^-、CO₃^2-、Cl^-、SO₄^2-離子中的幾種，為分析其成分，分別取廢水樣品100mL，進(jìn)行了三組實(shí)驗(yàn)，其操作和有關(guān)現(xiàn)象如下圖所示：

請根據(jù)上圖回答下列問題：
（1）焰色反應(yīng)的操作步驟簡記為洗、燒、蘸、燒、洗，洗鉑絲的試劑是鹽酸，在觀察K⁺的焰色時(shí)，必須要透過藍(lán)色鈷玻璃觀察．
（2）實(shí)驗(yàn)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、膠頭滴管，還缺少的儀器為100mL容量瓶、燒杯．
（3）實(shí)驗(yàn)③中沉淀量由A→B過程中所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（4）經(jīng)分析，該溶液中肯定存在的離子有Al³⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，無法確定的離子是K⁺、NO₃^-、Cl^-．
（5）要進(jìn)一步確定廢水的成分，補(bǔ)充第四組實(shí)驗(yàn)：另取100mL廢水，加入硝酸酸化，再滴入AgNO₃溶液，未見白色沉淀生成，則該廢水中一定存在NO₃^-，其濃度為0.15mol/L．

Answer 1

分析 無色廢水確定無Fe³⁺，根據(jù)實(shí)驗(yàn)①確定無Na⁺，根據(jù)實(shí)驗(yàn)②確定有SO₄^2-，根據(jù)實(shí)驗(yàn)③確定有Al³⁺和Mg²⁺，因?yàn)镃O₃^2-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^-，以此解答該題．

解答 解：無色廢水確定無Fe³⁺，根據(jù)實(shí)驗(yàn)①確定無Na⁺，根據(jù)實(shí)驗(yàn)②確定有SO₄^2-，根據(jù)實(shí)驗(yàn)③確定有Al³⁺和Mg²⁺，因?yàn)镃O₃^2-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^-，
（1）焰色反應(yīng)的操作步驟簡記為洗、燒、蘸、燒、洗，洗鉑絲的試劑是鹽酸，為避免黃色光的干擾，濾去黃光，在觀察K⁺的焰色時(shí)，必須要透過藍(lán)色鈷玻璃觀察，
故答案為：鹽酸；藍(lán)色鈷玻璃；
（2）配制1.0mol/L的NaOH溶液100mL，根據(jù)實(shí)驗(yàn)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、燒杯，
故答案為：100mL容量瓶、燒杯；
（3）實(shí)驗(yàn)③中A→B過程是Al（OH）₃與OH^-發(fā)生反應(yīng)，其方程式為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）由以上分析可知溶液中存在的離子為：Al³⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，不能確定的為K⁺、NO₃^-、Cl^-，
故答案為：Al³⁺、Mg²⁺、SO₄^2-；K⁺、NO₃^-、Cl^-；
（5）液中存在的離子為：Al³⁺、SO₄^2-、Mg²⁺，已知硫酸鋇沉淀為2.33g，則n（SO₄^2-）=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=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^-=Fe（OH）₂↓  
  n（Al³⁺）    0.005mol            n（Mg²⁺）  0.035-3n（Al³⁺）
所以n（Al³⁺）=0.005mol，n（Mg²⁺）=0.01mol  所以溶液中Mg²⁺和Al³⁺所帶正電荷與SO₄^2-所帶負(fù)電荷不相等，加入硝酸酸化，再滴入AgNO₃溶液，未見白色沉淀生成，則一定不存在Cl^-，因此存在NO₃^-，
設(shè)NO₃^-物質(zhì)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^-）═$\frac{0.015mol}{0.1L}$=0.15mol/L，
故答案為：NO₃^-；0.15mol/L．

點(diǎn)評 本題考查無機(jī)物的推斷，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析、計(jì)算能力的考查，關(guān)鍵是圖象分析離子特征和離子共存的判斷，題目難度中等．