Question

5．2013年中國(guó)水周的主題是：“節(jié)約保護(hù)水資源，大力建設(shè)生態(tài)文明”．
（1）ClO₂和Cl₂（還原產(chǎn)物都為Cl^-）是生活中常用的凈水消毒劑．當(dāng)消耗等物質(zhì)的量的兩種物質(zhì)時(shí)，ClO₂的消毒效率是Cl₂的2.5倍．
（2）某無(wú)色廢水中可能含有Fe³⁺、Al³⁺、Mg²⁺、Na⁺、NO${\;}_{3}^{-}$、CO${\;}_{3}^{2-}$、SO${\;}_{4}^{2-}$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)，其操作流程和有關(guān)現(xiàn)象如圖1所示：操作③的相關(guān)圖象如圖2

請(qǐng)根據(jù)上圖回答下列問(wèn)題：
①實(shí)驗(yàn)中需配制1.0mol•L^-1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100 mL容量瓶．
②實(shí)驗(yàn)③中沉淀量由A→B過(guò)程中所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
③試確定NO${\;}_{3}^{-}$是否存在？存在（填“存在”“不存在”或“不確定”），若存在，試計(jì)算c（NO${\;}_{3}^{-}$）=0.15 mol•L^-1（若不存在，此問(wèn)不必作答）．

Answer 1

分析 （1）ClO₂和Cl₂的還原產(chǎn)物都為Cl^-，則反應(yīng)中Cl元素化合價(jià)分別由+4價(jià)、0價(jià)降低到-1價(jià)，化合價(jià)分別變化5、1，以此解答；
（2）①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；
②實(shí)驗(yàn)③中A→B過(guò)程是Al（OH）₃與OH^-發(fā)生反應(yīng)；
③無(wú)色廢水確定無(wú)Fe³⁺，根據(jù)實(shí)驗(yàn)①確定無(wú)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(wú)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(méi)有NO₃^-．

解答 解：（1）ClO₂和Cl₂的還原產(chǎn)物都為Cl^-，則反應(yīng)中Cl元素化合價(jià)分別由+4價(jià)、0價(jià)降低到-1價(jià)，化合價(jià)分別變化5、1，則ClO₂的消毒效率是Cl₂的$\frac{5}{2×1}$=2.5倍．
故答案為：2.5；
（2）①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，故答案為：100mL容量瓶；
②實(shí)驗(yàn)③中A→B過(guò)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；
③無(wú)色廢水確定無(wú)Fe³⁺，根據(jù)實(shí)驗(yàn)①確定無(wú)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(wú)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-）=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=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^-=Mg（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，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：存在；0.15mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了常見(jiàn)離子檢驗(yàn)，現(xiàn)象的判斷和離子檢驗(yàn)，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．