Question

12．某種鹽溶解后得到的溶液中，可能含有Fe²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-、NH₄⁺、Ba²⁺、CO₃^2-離子中的某幾種．
（1）甲同學做如下實驗：①取少量溶液于試管中，逐滴加入濃氫氧化鈉溶液，發(fā)現(xiàn)先生成白色沉淀，迅速變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色，并有刺激性氣體生成；②另取少量溶液于試管中，加入少量鹽酸酸化的氯化鋇溶液，有白色沉淀生成．該溶液中一定含有的離子是Fe²⁺、SO₄^2-、NH₄⁺；
（2）乙同學做如下實驗：取少量溶液于試管中，滴加幾滴硫氰化鉀溶液，無明顯現(xiàn)象；再滴加H₂O₂，發(fā)現(xiàn)溶液變紅色；繼續(xù)滴加H₂O₂，紅色逐漸褪去且有氣泡產(chǎn)生．為弄清其中緣由，他查閱資料知：
H₂O₂+SCN^-→SO₄^2-+CO₂↑+N₂↑+H₂O+H⁺（SCN^-中S為-2價）
①該反應中，被氧化的元素為N、S，每生成lmol CO₂轉移的電子數(shù)為11 N_A；
②根據(jù)乙同學的實驗現(xiàn)象，請判斷還原性強弱為：Fe²⁺＞SCN^-（填＜、=或＞）；
（3）金屬表面處理、皮革鞣制、印染等都可能造成鉻污染．六價鉻比三價鉻毒性強更易被人體吸收且在體內(nèi)蓄積．工業(yè)上處理酸性含Cr₂O₇^2-廢水的方法如下：
①向含Cr₂O₇^2-的酸性廢水中加入FeSO₄溶液，使Cr₂O₇^2-全部轉化為Cr³⁺．寫出該反應的離子方程式：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．
②鉻元素總濃度的測定：準確移取25.00mL含Cr₂O₇^2-和Cr³⁺的酸性廢水，向其中加入足量的（NH₄）₂S₂O₈溶液將Cr³⁺氧化成Cr₂O₇^2-，煮沸除去過量的（NH₄）₂S₂O₈；向上述溶液中加入過量的KI溶液，充分反應后以淀粉為指示劑，向其中滴加0.015mol•L^-1的Na₂S₂O₃標準溶液，終點時消耗Na₂S₂O₃溶液20.00ml．計算廢水中鉻元素總濃度208mg•L^-l （已知I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-）

Answer 1

分析 （1）①取少量溶液于試管中，逐滴加入濃氫氧化鈉溶液，發(fā)現(xiàn)開始生成白色沉淀，則不含F(xiàn)e³⁺，白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色，說明含有Fe²⁺，則一定不含CO₃^2-，同時伴有刺激性氣體放出，應為氨氣，說明含有Fe²⁺；
②另取少量溶液于試管中，加入足量鹽酸酸化后再滴加氯化鋇溶液，有白色沉淀生成，說明含有SO₄^2-，則不含Ba²⁺；
（2）乙同學進行如下實驗：取少量溶液于試管中，滴加幾滴硫氰酸鉀溶液，無明顯現(xiàn)象；再滴加H₂O₂，發(fā)現(xiàn)溶液變紅色，說明含有Fe²⁺，不含F(xiàn)e³⁺；繼續(xù)滴加H₂O₂，紅色逐漸褪去且有氣泡產(chǎn)生，發(fā)生H₂O₂+SCN^-→SO₄^2-+CO₂↑+N₂↑+H₂O+H⁺，反應中N、S鹽酸化合價升高，被氧化，結合化合價的變化以及物質的性質解答該題；
（3）①Cr₂O₇^2-的酸性工業(yè)廢水中加入硫酸亞鐵反應生成鐵離子，三價鉻離子和水，依據(jù)原子守恒和電荷守恒配平書寫離子方程式；
②根據(jù)鉻原子守恒，計算總Cr₂O₇^2-的物質的量，再根據(jù)廢水中鉻元素總濃度=$\frac{m（Cr）}{V}$進行計算，結合關系式Cr₂O₇^2-～6I^-～6S₂O₃^2-計算．

解答 解：（1）取少量溶液于試管中，逐滴加入濃氫氧化鈉溶液，發(fā)現(xiàn)開始生成白色沉淀，則不含F(xiàn)e³⁺，白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色，說明含有Fe²⁺，發(fā)生反應為4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，則一定不含CO₃^2-，同時伴有刺激性氣體放出，應為氨氣，說明含有Fe²⁺；
②另取少量溶液于試管中，加入足量鹽酸酸化后再滴加氯化鋇溶液，有白色沉淀生成，說明含有SO₄^2-，則不含Ba²⁺，所以一定含有的離子是Fe²⁺、SO₄^2-、NH₄⁺，
故答案為：Fe²⁺、SO₄^2-、NH₄⁺；
（2）①乙同學進行如下實驗：取少量溶液于試管中，滴加幾滴硫氰酸鉀溶液，無明顯現(xiàn)象；再滴加H₂O₂，發(fā)現(xiàn)溶液變紅色，說明含有Fe²⁺，不含F(xiàn)e³⁺；繼續(xù)滴加H₂O₂，紅色逐漸褪去且有氣泡產(chǎn)生，發(fā)生H₂O₂+SCN^-→SO₄^2-+CO₂↑+N₂↑+H₂O+H⁺，反應中N、S鹽酸化合價升高，S元素化合價有-2價升高到+6價，N元素化合價由-3價升高到0價，被氧化，每生成lmol CO₂，有方程式可知生成1molSO₄^2-，0.5mol+N₂，轉移的電子的物質的量為1mol×8+0.5mol×2×3=11mol，為11N_A個，
故答案為：N、S；11；
②由反應的先后順序可知過氧化氫先氧化Fe²⁺，則Fe²⁺還原性較強，
故答案為：＞；
（3）①工業(yè)上為了處理含有Cr₂O₇^2-的酸性工業(yè)廢水，用FeSO₄溶液把廢水中的六價鉻離子還原成三價鉻離子，Cr₂O₇^2-的酸性工業(yè)廢水中加入硫酸亞鐵反應生成鐵離子，三價鉻離子和水，反應的離子方程式為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
故答案為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
②由①2Cr³⁺+3S₂O₈^2-+7H₂O═Cr₂O₇^2-+6SO₄^2-+14H⁺
②Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺═2Cr³⁺+3I₂+7H₂O
③I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-．
則Cr₂O₇^2-～6I^-～6S₂O₃^2-
        1                  6
      n               0.015×20×10^-3                                       
n=$\frac{0.015×20×1{0}^{-3}}{6}$=0.05×10^-3，則根據(jù)鉻原子守恒，25.00mL含Cr₂O₇^2-和Cr³⁺的酸性廢水鉻元素總濃度=$\frac{0.05×1{0}^{-3}×2×52×1{0}^{3}mg}{25×1{0}^{-3}L}$=208mg•L^-1，故答案為：208．

點評 本題考查了常見離子的性質及檢驗方法，為高頻考點，題目難度中等，注意掌握離子反應發(fā)生條件，明確常見離子的檢驗方法，試題培養(yǎng)了學生的分析、理解能力及邏輯推理能力．