Question

2012年3月22日是第二十屆“世界水日”，保護水資源，從我做起！
（1）ClO₂和Cl₂（還原產物都為Cl^-）是生活中常用的消毒劑．當消耗等物質的量的兩種物質時，ClO₂的消毒效率是Cl₂的______倍．
（2）自來水廠常用高鐵酸鈉（Na₂FeO₄，強氧化劑）改善水質．簡述高鐵酸鈉用于殺菌消毒同時又起到凈水作用的原理______．
（3）某無色廢水中可能含有Fe²⁺、Al³⁺、Na⁺、NO₃^-、CO₃^2-、SO₄^2-離子中的幾種，為分析其成分，分別取廢水樣品100mL，進行了三組實驗，其操作和有關現象如圖所示：
請根據上圖回答下列問題：
①實驗中需配制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、燒杯、膠頭滴管，還缺少的儀器為______．
②實驗③中沉淀量由A→B過程中所發(fā)生反應的離子方程式為______．
③試確定NO₃^-是否存在？______（填“存在”、“不存在”或“不確定”），若存在，試計算=______（若不存在，此問不必作答）．

Answer 1

解：（1）ClO₂和Cl₂的還原產物都為Cl^-，每摩爾Cl₂得到2mol電子，而每摩爾ClO₂得到5mol電子，則所需Cl₂的物質的量是ClO₂的2.5倍，故答案為：2.5；
（2）高鐵酸鈉具有強氧化性，可用于殺菌消毒，還原生成Fe³⁺，Fe³⁺發(fā)生水解生成氫氧化鐵膠體吸附水中的雜質，可用來除去水中的懸浮物，達到凈水的目的，
故答案為：FeO₄^2-有強的氧化性，能殺菌消毒，本身被還原為Fe³⁺，Fe³⁺發(fā)生水解生成氫氧化鐵膠體吸附水中的雜質，達到凈水的目的；
（3）配制1.0mol/L的NaOH溶液100mL，根據實驗步驟所需儀器：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實驗③中A→B過程是Al（OH）₃與OH^-發(fā)生反應，其方程式為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
③根據實驗①確定無Na⁺，根據實驗②確定有SO₄^2-，根據實驗③確定有Al³⁺無Fe²⁺，因為CO₃^2-與Al³⁺不能共存，所以無CO₃^2-；故溶液中存在的離子為：Al³⁺、SO₄^2-，已知硫酸鋇沉淀為2.33g，則n（SO₄^2-）==0.01mol，
根據圖象可知與Al（OH）₃的OH^-為：n（OH^-）=0.005mol，
Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓
n（Al³⁺） 0.005mol n（Fe²⁺） 0.035-3n（Al³⁺）
所以n（Al³⁺）=0.005mol，n（Fe²⁺）=0.01mol 所以溶液中Fe²⁺和Al³⁺所帶正電荷與SO₄^2-所帶負電荷不相等，因此存在NO₃^-，
設NO₃^-物質的量為nmol，根據電荷守恒得：3n（Al³⁺）+2n（Fe²⁺）=2n（SO₄^2-）+n（NO₃^-）所以n（NO₃^-）=0.015mol，所以c（NO₃^-）═=0.15mol/L，
故答案為：存在；0.15mol/L．
分析：（1）每摩爾Cl₂得到2mol電子，而每摩爾ClO₂得到5mol電子，故為2.5倍；
（2）高鐵酸鈉具有強氧化性，可用于殺菌消毒，還原生成Fe³⁺，Fe³⁺發(fā)生水解生成氫氧化鐵膠體吸附水中的雜質；
（3）配制1.0mol/L的NaOH溶液100mL，根據實驗步驟所需儀器：玻璃棒、托盤天平、量筒、藥匙、燒杯、膠頭滴管、100mL容量瓶；
②實驗③中A→B過程是Al（OH）₃與OH^-發(fā)生反應；
③根據實驗①確定無Na⁺，根據實驗②確定有SO₄^2-，根據實驗③確定有Al³⁺和Fe²⁺，因為CO₃^2-與Al³⁺不能共存，所以無CO₃^2-；故溶液中存在的離子為：Al³⁺、SO₄^2-，根據硫酸鋇沉淀求出n（SO₄^2-），根據圖象求出n（Al³⁺）和n（Fe²⁺），再根據電荷守恒確定有沒有NO₃^-．
點評：本題考查了常見離子檢驗，現象的判斷和離子檢驗，關鍵是圖象分析離子特征和離子共存的判斷，題目難度中等．