Question

現有五種可溶性物質A、B、C、D、E，它們所含的陰、陽離子互不相同，分別含有五種陽離子 Na⁺、Al³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺和五種陰離子Cl^-、OH^-、NO₃^-、CO₃^2-、X中的一種．
（1）某同學通過分析，認為無需檢驗就可判斷其中必有的兩種物質是

 

和

 

（填化學式）．
（2）為了確定X，現將（1）中的兩種物質記為A和B，含X的物質記C，當C與B的溶液混合時，產生紅褐色沉淀和無色無味氣體；當C與A的溶液混合時也產生紅褐色沉淀，向該沉淀中滴人稀硝酸沉淀部分溶解，最后留有白色沉淀不再溶解．則X為

 

．
A．SO₃^2-B．SO₄^2-    C．CH₃COO^-D．SiO₃^2-
（3）B的水溶液顯堿性，原因為

 

．（用離子方程式表示）
（4）將0.02mol A與0.01mol C同時溶解在足量的蒸餾水中，充分反應后，最終所得沉淀的物質的量為

 

（保留一位小數）
（5）將Cu投人到裝有D溶液的試管中，Cu不溶解；再滴加稀H₂SO₄，Cu逐漸溶解，管口附近有紅棕色氣體出現．則物質D發生有關反應的離子方程式為：

 

．
（6）利用上述已經確定的物質，可以檢驗出D、E中的陽離子．請簡述實驗操作步驟、現象及結論

 

．

Answer 1

考點：常見陽離子的檢驗,常見陰離子的檢驗

專題：物質檢驗鑒別題

分析：（1）根據離子之間結合生成沉淀，不能共存，確定含有的兩種物質；
（2）C與B的溶液混合時，產生紅褐色沉淀和無色無味氣體，沉淀為氫氧化鐵、氣體為二氧化碳；C與A的溶液混合時產生混合物沉淀，向該沉淀中滴入稀鹽酸，沉淀部分溶解，最后留有白色沉淀不再溶解，則B為Na₂CO₃，A為Ba（OH）₂，C為硫酸鐵，另兩種物質為氯化鋁、硝酸鎂或氯化鎂、硝酸鋁．
（3）由上面推斷可知B為Na₂CO₃，其水溶液顯堿性，是因為碳酸根離子水解引起的，水解方程為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；
（4）已知C為Fe₂（SO₄）₃，A為Ba（OH）₂，將0.02molA與0.01molC同時溶解在足量的蒸餾水中，反應生成碳酸鋇沉淀和氫氧化鐵沉淀，根據反應方程中的關系求出沉淀的量；
（5）將Cu投入D溶液中，Cu不溶解；再滴加稀H₂SO₄，Cu逐漸溶解，管口附近有紅棕色氣體出現，該氣體為NO₂，說明D中含有NO₃^-；
（6）D中含有NO₃^-，則E中含有Cl^-，剩余Al³⁺、Mg²⁺，利用氫氧化鋁溶于強堿的性質檢驗．

解答： 解：（1）因Al³⁺、Mg²⁺、Fe³⁺和OH^-反應生成沉淀，Al³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺和CO₃^2-反應，則不能共存，所以一定存在的物質為Na₂CO₃ 和 Ba（OH）₂，
故答案為：Na₂CO₃；Ba（OH）₂；
（2）C與B的溶液混合時，產生紅褐色沉淀和無色無味氣體，沉淀為氫氧化鐵、氣體為二氧化碳；C與A的溶液混合時產生混合物沉淀，向該沉淀中滴入稀鹽酸，沉淀部分溶解，最后留有白色沉淀不再溶解，則B為Na₂CO₃，A為Ba（OH）₂，C為硫酸鐵，另兩種物質為氯化鋁、硝酸鎂或氯化鎂、硝酸鋁，因C為Fe₂（SO₄）₃，則陰離子有SO₄^2-，則X為SO₄^2-，
故答案為：B；
（3）由上面推斷可知B為Na₂CO₃，其水溶液顯堿性，是因為碳酸根離子水解引起的，水解方程為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；
故答案為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；
（4）已知C為Fe₂（SO₄）₃，A為Ba（OH）₂，將0.02molA與0.01molC同時溶解在足量的蒸餾水中，反應生成碳酸鋇沉淀和氫氧化鐵沉淀，Fe₂（SO₄）₃+3Ba（OH）₂═2Fe（OH）₃↓+3BaSO₄↓，
根據方程可知，硫酸鐵過量，按照Ba（OH）₂計算，
則n（BaSO₄）=0.02mol，n（Fe（OH）₃）=

2

3

×0.02mol=0.013mol，
所以沉淀的物質的量為：n（BaSO₄）+n（Fe（OH）₃）=0.02mol+0.013mol=0.033mol，
故答案為：0.033mol；
（5）將Cu投入D溶液中，Cu不溶解；再滴加稀H₂SO₄，Cu逐漸溶解，管口附近有紅棕色氣體出現，該氣體為NO₂，說明D中含有NO₃^-，反應離子方程式為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²+2NO↑+4H₂O，
故答案為：NO₃^-；3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²+2NO↑+4H₂O；
（6）D中含有NO₃^-，則E中含有Cl^-，剩余Al³⁺、Mg²⁺，Al（OH）₃能溶于過量Ba（OH）₂溶液，檢驗方案為：取少量D的溶液于試管中，逐漸進入Ba（OH）₂溶液至過量，先出現白色沉淀后溶解，則D中含有Al³⁺，E中含Mg²⁺；若生成的白色沉淀不溶解，則D中含有Mg²⁺，E中含Al³⁺；
故答案為：取少量D的溶液于試管中，逐漸進入Ba（OH）₂溶液至過量，先出現白色沉淀后溶解，則D中含有Al³⁺，E中含Mg²⁺；若生成的白色沉淀不溶解，則D中含有Mg²⁺，E中含Al³⁺．

點評：本題考查離子推斷、實驗方案設計等，是對所學知識的綜合考查，題目難度較大，綜合度較高，旨在考查學生的推斷能力與方案設計能力，注意根據反應現象進行推斷．