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）一同學通過比較分析，認為無需檢驗就可判斷其中必有的兩種物質．它們分別是

 

、

 

 

（填化學式），若將這兩種物質的溶液混合時發生的離子反應方程式為

 

．
（2）為了確定X，現將（1）中的兩種物質記為A和B．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的溶液混合時產生二種沉淀，向該沉淀中滴入足量的稀HNO₃，沉淀部分溶解，最后留有白色沉淀．
①X為

 

（填序號）
A．SO₃^2-   B．CH₃COO^- C．SO₄^2-D．SiO₃^2-
②120mL含有0.20mol  B的溶液和200mL鹽酸，不管將前者滴加入后者，還是將后者滴加入前者，都有氣體產生，但最終生成的氣體體積不同，則鹽酸的濃度合理的是

 

A．2.0mol/L     B．1.5mol/L      C．1.8mol/L    D．0.24mol/L
（3）利用上述已經確定的一種物質，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，然后寫出反應的離子方程式；
（2）①C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；
②根據碳酸鈉滴入鹽酸中的反應及鹽酸滴入碳酸鈉中的反應，結合都有氣體產生，但最終生成的氣體體積不同來找出鹽酸與碳酸鈉的物質的量的關系，根據鹽酸的濃度范圍值來確定答案；
（3）D中含有NO₃^-，則E中含有Cl^-，剩余Al³⁺、Mg²⁺，利用氫氧化鋁溶液強堿的性質檢驗．

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；Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓；
（2）①根據C與B的溶液混合時，產生紅褐色沉淀和無色無味氣體，可知沉淀為氫氧化鐵、氣體為二氧化碳，則B為Na₂CO₃，A為Ba（OH）₂；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-，所以C正確，
故答案為：C；
②B為Na₂CO₃，當碳酸鈉滴入鹽酸中時發生反應：CO₃^2-+2H⁺═H₂O+CO₂↑，
當鹽酸滴入碳酸鈉溶液時，反應順序為：CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-、HCO₃^-+H⁺═H₂O+CO₂↑，則HCl的物質的量應大于Na₂CO₃的物質的量，
又因為最終生成的氣體體積不同，則HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂不能全部完成，即HCl的物質的量比Na₂CO₃的物質的量的二倍少，
碳酸鈉的物質的量為0.2mol，則HCl的物質的量應介于0.2mol～0.4mol之間，
鹽酸的體積為：200mL=0.2L，
則鹽酸的濃度應該是大于1mol/L，小于2mol/L，所以BC正確，
故答案為：BC；
（3）根據以上分析可知，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的溶液與試管中，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⁺，若生成的白色沉淀不溶解，則D中含有Mg²⁺，
故答案為：取少量D的溶液于試管中，往其中逐漸加入Ba（OH）₂溶液直至過量，若先出現白色沉淀后又逐漸溶解，則D中含有Al³⁺，E中含有Mg²⁺（或取少量D的溶液于試管中，往其中逐漸加入過量Na₂CO₃溶液，若出現白色沉淀和無色氣體，則D中含有Al³⁺，E中含有Mg²⁺）．

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，注意掌握常見離子的性質及檢驗方法，能夠根據反應現象進行推斷相應離子．