Question

7．研究工業(yè)廢棄物的處理和防治具有重要的意義．
（1）利用反應(yīng)CH₄+2NO₂ $\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$N₂+CO₂+2H₂O可消除NO₂的污染，該反應(yīng)中氧化劑是NO₂，當(dāng)消耗CH₄的體積是11.2L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）時(shí)，理論上可處理1molNO₂．
（2）治理汽車尾氣中CO和NO的一種方法是：在汽車排氣管中安裝一個(gè)催化轉(zhuǎn)化裝置，該裝置能將CO和NO轉(zhuǎn)化為參與大氣循環(huán)的無毒氣體．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CO+2NO$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$N₂+2CO₂．
（3）某無色廢水中可能含有Fe³⁺、Al³⁺、Na⁺、Cl^-、OH^-、SO₄^2-、中的幾種離子．分別取三份廢水進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
I．進(jìn)行焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，火焰為無色．
Ⅱ．取100mL廢水，加入足量的BaCl₂溶液，生成2.33g白色沉淀．
Ⅲ．取100mL廢水，逐滴加入1.0mol/L的NaOH溶液，消耗NaOH溶液的體積與生成沉淀的質(zhì)量如圖所示．
請根據(jù)上述信息回答下列問題：
①該廢水中一定不含有的離子是Fe³⁺、Na⁺、OH^-．
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、燒杯、膠頭滴管，還缺少的儀器有100ml容量瓶．
③寫出圖中A→B反應(yīng)的離子方程式：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
④通過計(jì)算，該廢水中含有Cl^-（填“含有”或“不含有”）；若含有，則c（Cl^-）=0.1mol/L（若不含有，此問不必作答）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)元素化合價(jià)的變化來判斷氧化劑的化合價(jià)降低；根據(jù)反應(yīng)方程式分析判斷；
（2）在催化劑條件下NO和CO反應(yīng)，生成CO₂和N₂；
（3）無色廢水中不含F(xiàn)e³⁺，
I．進(jìn)行焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，火焰為無色，說明無鈉離子；
Ⅱ．取100mL廢水，加入足量的BaCl₂溶液，生成2.33g白色沉淀，說明溶液中含有硫酸根離子，而且物質(zhì)的量為0.01mol；
Ⅲ．取100mL廢水，逐滴加入1.0mol•L^-1的NaOH溶液，說明溶液中含有鋁離子，而鋁離子的物質(zhì)的量為：$\frac{1×0.03}{3}$mol=0.01mol，由此分析解答．

解答 解：（1）反應(yīng)CH₄+2NO₂ $\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$N₂+CO₂+2H₂O中甲烷中碳元素的化合價(jià)由-4價(jià)生成到CO₂ 中的+4價(jià)，失電子，作還原劑，NO₂ 中氮元素化合價(jià)由+4價(jià)降低到0價(jià)，得電子，作氧化劑，標(biāo)況下11.2L甲烷的物質(zhì)的量為0.5mol，消耗NO₂ 1mol，
故答案為：NO₂；1；
（2）將CO和NO轉(zhuǎn)化為參與大氣循環(huán)的無毒氣體，該氣體是氮?dú)�，該反�?yīng)的化學(xué)方程式為2CO+2NO$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$N₂+2CO₂，
故答案為：2CO+2NO$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$N₂+2CO₂；
（3）Fe³⁺呈黃色，某無色廢水中一定沒有Fe³⁺，鈉的焰色為黃色，進(jìn)行焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，火焰為無色，一定沒有Na⁺，向廢水中加入足量的BaCl₂溶液，生成2.33g白色沉淀，一定含有SO₄^2-，根據(jù)溶液呈電中性，一定有Al³⁺，鋁離子與OH^-不能大量共存，一定沒有OH^-，
①由以上分析可知該廢水中一定不含有的離子是Fe³⁺、Na⁺、OH^-，故答案為：Fe³⁺、Na⁺、OH^-；
②配制溶液需要的儀器有托盤天平、藥匙、燒杯、玻璃棒、100ml容量瓶和膠體滴管，所以除了玻璃棒、托盤天平、量筒、藥匙、燒杯、膠頭滴管，還缺少的儀器有100ml容量瓶．故答案為：100ml容量瓶；
③圖中A→B是氫氧化鋁沉淀溶解的過程，反應(yīng)的離子方程式為Al（OH）₃+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
④根據(jù)題意2.33g硫酸鋇沉淀的物質(zhì)的量為0.01mol，則SO₄^2-的物質(zhì)的量為0.01mol，根據(jù)圖象Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃，消耗氫氧化鈉30mL，物質(zhì)的量為0.03mol，則Al³⁺物質(zhì)的量為0.01mol，根據(jù)溶液呈電中性，一定有Cl^-，物質(zhì)的量為0.01mol，則c（Cl^-）=0.01mol÷0.1L=0.1mol/L．
故答案為：含有；0.1mol/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．