Question

（16分）2014年3月22日是第二十二届“世界水日”，保护水资源，从我做起！

（1）ClO₂和Cl₂（还原产物都为Cl^－）是生活中常用的消毒剂。当消耗等物质的量的两种物质时，ClO₂的消毒效率是Cl₂的_______倍。

（2）炼金废水中含有络离子[Au(CN)₂]^＋，与弱电解质碳酸的电离方式相似，[Au(CN)₂]^＋也存在着两步电离，其电离出CN^－有毒，CN^－与H^＋结合生成毒性更强的HCN。 [Au(CN)₂]^＋的一级电离方程式：                          ；在碱性条件下NaClO将废水中的CN^－氧化成CO和N₂，其反应的离子方程式为：                                                        。

（3）某无色废水中可能含有Fe³⁺、Al³⁺、Mg²⁺、Na⁺、NO₃^－、CO₃^2－、SO₄^2－离子中的几种，为分析其成分，分别取废水样品100mL，进行了三组实验，其操作和有关现象如下图所示：

请根据上图回答下列问题：

①实验中需配制1.0mol/L的NaOH溶液100mL，所需仪器除了玻璃棒、托盘天平、量筒、药匙、烧杯、胶头滴管，还缺少的仪器为________________。

②实验③中沉淀量由A→B过程中所发生反应的离子方程式为_________________           ___。

③试确定NO₃^－是否存在？_________________（填“存在”、“不存在”或“不确定”），若存在，试计算_________________（若不存在，此问不必作答）。

（4）聚合硫酸铁又称聚铁，其化学式为[Fe₂(OH)_n(SO₄)_(3―0.5n)]_m（n＞2，m≤10），它是一种高效的无机高分子混凝剂、净水剂。 某中学化学兴趣小组查资料获取测定聚铁中含铁量的方法：把聚铁溶于过量酸中，先用过量SnCl₂将Fe³⁺还原成 Fe²⁺：Sn²⁺ + 2Fe³⁺ + 6Cl^－＝ 2Fe²⁺ + SnCl₆^2－，再加入HgCl₂溶液除去过量的SnCl₂：Sn²⁺ + 2Hg²⁺ + 8Cl^－ ＝ Hg₂Cl₂↓+ SnCl₆^2－，然后用标准的K₂Cr₂O₇溶液（先加入几滴试亚铁灵指示剂）滴定溶液中的Fe²⁺。若称取聚铁质量为10.00g配成100.0 mL溶液，取出20.00 mL，经上述方法处理后，再用0.1000 mol·L^—1K₂Cr₂O₇标准溶液滴定，达到终点时，消耗标准溶液12.80 mL，则聚铁中铁元素的质量分数为          %。(保留小数点后一位)

Answer

（1） 2.5 ；

（2） [Au(CN)2]＋ [Au(CN)]2＋＋CN－ ; 5ClO－＋2CN－＋2OH－===2CO＋N2↑＋5Cl－＋H2O

（3） 100mL容量瓶 ；Al(OH)3＋OH－===AlO2－＋2H2O； 存在 ；c(NO3-) =0.15 mol/L；（4）21.5% 。

【解析】

试题分析：（1）ClO2中Cl的化合价是+4价，反应时每1mol可以得到5mol的电子。而Cl2中Cl的化合价为0价，每1mol可以得到2mol的电子。所以当消耗等物质的量的两种物质时，ClO2的消毒效率是Cl2的5÷2=2.5倍；（2）[Au(CN)2]＋的一级电离方程式：[Au(CN)2]＋ [Au(CN)]2＋＋CN－；在碱性条件下NaClO将废水中的CN－氧化成CO和N2，根据氧化还原反应中电子转移数目相等可知该反应的离子方程式为5ClO－＋2CN－＋2OH－=2CO＋N2↑＋5Cl－＋H2O；（3）①实验中需配制1.0mol/L的NaOH溶液100mL，所需仪器除了玻璃棒、托盘天平、量筒、药匙、烧杯、胶头滴管，还缺少的仪器为100ml的容量瓶；②实验③中沉淀量由A→B过程中是Al(OH)3被过量的NaOH溶解的反应所致，所发生反应的离子方程式为Al(OH)3＋OH－===AlO2－＋2H2O；③在100ml的溶液中，焰色反应为黄色，只能含有Na+；向其中加入BaCl2溶液和稀HCl,产生白色沉淀2.33g,证明含有SO42-,其物质的量是2.33g÷233g/mol=0.01mol；向该溶液中加入过量的NaOH溶液，产生白色沉淀，就证明不含有Fe3+，当沉淀达到最大值后沉淀有有所减小，最后还存在沉淀，证明含有Al3+、Mg2+，由于Al3+、Mg2+与CO32－会发生离子反应而不能大量共存，所以不存在CO32－；根据反应方程式：Al3++3OH-=Al(OH)3↓; Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓. Al(OH)3+ OH-= AlO2-+ 2H2O.结合图像给出消耗NaOH的物质的量的关系可知：n(Al3+)=0.005mol；n(Mg2+)=(0.035mol－0.005mol×2)÷2=0.01mol。根据电荷守恒可知：Al3+、Mg2+所带的正电荷数是：0.005mol×3+0.01mol×2=0.035mol，溶液中还存在阳离子Na+，而SO42-所带的负电荷数是0.01mol×2=0.02mol，负电荷数小于正电荷数，CO32－不存在，所以一定还存在NO3－。NO3－的浓度可能是：（0.035mol－0.02mol）÷0.1L=0.15 mol/L. （4）根据氧化还原反应中电子转移数目相等可知反应时物质的量的关系是： n(Fe2+)～6n(K2Cr2O7), n(K2Cr2O7)= 0.1000 mol/L×0.01280 L×(100÷20)=6.4×10-3mol；所以n(Fe2+)=6×6.4×10-3mol=3.84×10-2mol. 则聚铁中铁元素的质量分数为[(3.84×10-2mol× 56g/mol)÷ 10.00g] ×100%=21.5% 。

考点：考查物质氧化性大小的比较、弱电解质电离方程式和离子方程式的书写、微粒的确定及浓度和化合物中元素的含量的计算的知识。