Question

2012年3月22日是第二十屆“世界水日”，保護(hù)水資源，從我做起！
（1）ClO₂和Cl₂（還原產(chǎn)物都為Cl^-）是生活中常用的消毒劑．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

 

倍．
（2）自來水廠常用高鐵酸鈉（Na₂FeO₄，強(qiáng)氧化劑）改善水質(zhì)．簡述高鐵酸鈉用于殺菌消毒同時(shí)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(jìn)行了三組實(shí)驗(yàn)，其操作和有關(guān)現(xiàn)象如圖所示：
請根據(jù)上圖回答下列問題：
①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、燒杯、膠頭滴管，還缺少的儀器為

 

．
②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

 

．
③試確定NO₃^-是否存在？

 

（填“存在”、“不存在”或“不確定”），若存在，試計(jì)算c(NO3-)=

 

（若不存在，此問不必作答）．

Answer 1

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(qiáng)氧化性，可用于殺菌消毒，還原生成Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺發(fā)生水解生成氫氧化鐵膠體吸附水中的雜質(zhì)；
（3）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過程是Al（OH）₃與OH^-發(fā)生反應(yīng)；
③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Fe²⁺，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⁺、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（Fe²⁺），再根據(jù)電荷守恒確定有沒有NO₃^-．

解答：解：（1）ClO₂和Cl₂的還原產(chǎn)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(zhì)的量是ClO₂的2.5倍，故答案為：2.5；
（2）高鐵酸鈉具有強(qiáng)氧化性，可用于殺菌消毒，還原生成Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺發(fā)生水解生成氫氧化鐵膠體吸附水中的雜質(zhì)，可用來除去水中的懸浮物，達(dá)到凈水的目的，
故答案為：FeO₄^2-有強(qiáng)的氧化性，能殺菌消毒，本身被還原為Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺發(fā)生水解生成氫氧化鐵膠體吸附水中的雜質(zhì)，達(dá)到凈水的目的；
（3）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⁺無Fe²⁺，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⁺、SO₄^2-，已知硫酸鋇沉淀為2.33g，則n（SO₄^2-）=

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         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(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（Fe²⁺）=2n（SO₄^2-）+n（NO₃^-）所以n（NO₃^-）=0.015mol，所以c（NO₃^-）═

0.015mol

0.1L

=0.15mol/L，
故答案為：存在；0.15mol/L．

點(diǎn)評：本題考查了常見離子檢驗(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．