Question

（1）將一定量的Fe粉、Cu粉、FeCl₃溶液、CuCl₂溶液混合于某容器中充分反應（假定容器不參與反應），判斷下列情況下容器中金屬離子與金屬單質的存在情況：（用符號表示）
①若Fe粉有剩余，則容器中不可能有

 

；
②若FeCl₃有剩余，則容器中不可能有

 

；
③若CuCl₂有剩余，則容器中還可能有

 

．
（2）有一瓶無色澄清溶液，可能含NH₄⁺、K⁺、Na⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、SO₄^2-、CO₃^2-、Cl^-、I^-中的一種或幾種，取該溶液進行如下實驗：
①用pH試紙檢驗，表明溶液呈酸性；
②取部分溶液，加入少量CCl₄及數滴新制的氯水，經振蕩后靜置，CCl₄層呈紫紅色；
③取部分溶液，逐滴加入稀NaOH溶液，使溶液從酸性逐漸轉變為堿性，在滴加過程中及滴加完畢后，溶液中均無沉淀生成；
④取部分上述呈堿性的溶液，加Na₂CO₃溶液，有白色沉淀生成；
⑤將③得到的堿性溶液加熱，有氣體放出，該氣體能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍．
根據上述實驗事實確定并回答：在溶液中肯定存在的離子有

 

，肯定不存在的離子有

 

，要確定是否存在的陰離子的實驗方法是

 

．

Answer 1

分析：（1）在金屬活動性順序中，位置在前的金屬能將位于其后的金屬從其鹽溶液中置換出來，向裝有氯化鐵溶液的燒杯中，加入一定量的Cu和Fe的混合粉末，則鐵和銅都能與氯化鐵溶液反應．氧化性：FeCl₃＞CuCl₂＞FeCl₂，還原性Fe＞Cu，Fe有剩余，則Cu沒有參加反應，溶液中不存在Fe³⁺、Cu²⁺，以此解答該題；
（2）根據實驗①判斷不存在的離子；根據實驗②判斷存在的離子；根據實驗③判斷不存在的離子；根據實驗④判斷存在的、不存在的離子；根據實驗⑤判斷存在的離子．

解答：解：（1）在金屬活動性順序中，鐵在銅的前面，鐵能與銅鹽溶液發生置換反應，向裝有氯化鐵溶液的燒杯中，加入一定量的Cu和Fe的混合粉末，則鐵優先于氯化鐵發生反應生成氯化亞鐵，然后銅與氯化鐵反應生成氯化銅和氯化亞鐵，故濾液中一定含有氯化亞鐵．若氯化鐵與鐵是恰好完全反應，則銅不參加反應，濾液中不含有氯化銅，故氯化銅可能存在；充分反應后發現燒杯底部仍有少量固體，則固體中一定含有銅；若鐵量多，可能含有鐵；有銅存在，則濾液中一定不含有氯化鐵．由以上分析可知：
①反應后鐵有剩余，Fe+2FeCl₃=3FeCl₂，Cu+2FeCl₃=CuCl₂+2FeCl₂，Fe³⁺，Cu²⁺都不能存在，溶液中有Fe²⁺、Cu；
故答案為：Fe³⁺、Cu²⁺；
②反應后有Fe³⁺，Fe+2FeCl₃=3FeCl₂，Cu+2FeCl₃=CuCl₂+2FeCl₂，則容器里不可能有Fe、Cu，一定含有Fe²⁺，所以不可能剩余Fe和Cu，故答案為：Fe和Cu；
③反應后有Cu²⁺，Fe+2FeCl₃=3FeCl₂，Cu+2FeCl₃=CuCl₂+2FeCl₂，則容器里不可能有Fe，一定含有Fe²⁺，不可能剩余Fe，可能存在Fe³⁺，故答案為：Fe²⁺、Fe³⁺；
（2）①溶液呈強酸性，所以溶液中不存在與強酸反應的CO₃^2-離子；
②碘離子能和氯水反應生成碘單質，碘在四氯化碳中呈紫色，通過實驗現象判斷，溶液中含有I^-；
③鎂離子、鋁離子、鐵離子都和氫氧化鈉反應生成沉淀，通過實驗現象判斷，溶液中不存在與氫氧根離子反應生成沉淀的Mg²⁺、Al³⁺、Fe³⁺；
④鋇離子和碳酸鈉反應生成白色沉淀，通過實驗現象判斷，溶液中有與Na₂CO₃溶液反應生成白色沉淀的Ba²⁺，如果有Ba²⁺離子，溶液中就沒有SO₄^2-；
⑤銨根離子在加熱條件下與氫氧化鈉反應生成能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍色的氨氣，這是銨根離子的特征反應；
通過實驗現象判斷，溶液中有NH₄⁺，
通過以上現象不能判斷溶液中是否含有K⁺、Na⁺、Cl^-；
所以在溶液中肯定存在的離子有I^-、NH₄⁺、Ba²⁺；肯定不存在的離子有SO₄^2-、CO₃^2-、Mg²⁺、Al³⁺、Fe³⁺；還不能確定是否存在的離子有K⁺、Na⁺、Cl^-；
確定陰離子氯離子的存在的方法：取少量溶液于試管中，滴加稀硝酸，再滴加硝酸銀溶液，如果有白色沉淀出現，說明含有該陰離子，否則不含有該陰離子，
故答案為：I^-、NH₄⁺、Ba²⁺；SO₄^2-、CO₃^2-、Mg²⁺、Al³⁺、Fe³⁺；取少量溶液于試管中，滴加稀硝酸，再滴加硝酸銀溶液，如果有白色沉淀出現，說明含有該陰離子，否則不含有該陰離子．

點評：本題考查氧化還原反應以及鐵的單質化合物的性質，題目難度不大，本題關鍵是把握物質的氧化性、還原性強弱和常見離子的檢驗，考查物質的檢驗有：常見陽離子的檢驗、常見陰離子的檢驗、常見氣體的檢驗；要注意的是：焰色反應是元素的性質不是單質的性質，要觀察鉀元素的焰色反應時，必須透過藍色鈷玻璃，除去鈉元素的干擾，才能觀察到鉀元素焰色反應的顏色．