2019年某地环保部门抓获了几名向河流中偷排废水的不法分子,不法分子供述其偷排的废水中可能含有:Na+、N
、Fe2+、Cu2+、Al
、S
、N
、I-中的若干种,环保部门检测该废水成分时做了如下实验:
Ⅰ.常温下用pH试纸测得废水的pH=13。
Ⅱ.将0.1 mL废水一次性加入足量稀硫酸中,产生无色气体,该无色气体在空气中变为红棕色。
问题1:废水中肯定存在的离子是什么?肯定不存在的离子是什么?(素养角度——证据推理与模型认知)
提示:该废水的pH=13,呈碱性,一定不存在N、Fe2+、Cu2+,根据溶液呈电中性,判断出溶液中一定含有Na+。向废水中加入足量稀硫酸,产生能在空气中变为红棕色的无色气体NO,说明废水中一定含有N和I-。
问题2:写出实验Ⅱ中生成无色气体的离子方程式,同时写出高中实验室中制备该无色气体的化学方程式?(素养角度——宏观辨识与微观探析)
提示:N和I-在酸性条件下反应的离子方程式为2N+6I-+8H+
3I2+2NO↑+4H2O;高中实验室中利用Cu和稀硝酸制备NO,化学方程式为3Cu+8HNO3 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。
问题3:请设计实验证明废水中是否含有Al。(素养角度——科学探究与创新意识)
提示:欲证明废水中是否含有Al,应用其氢氧化物的两性,具体实验方案为取少量原废水溶液于试管中,通入过量的CO2,若有白色沉淀生成,说明废水中含有Al。实验Ⅱ中加入足量稀硫酸,如果原废液中含有Al,则Al将会转化为Al3+,故也使用方案:取少量实验Ⅱ所得溶液,加入过量的氨水,若有白色沉淀产生,说明废水中含有Al。
