Question

18．現有五種可溶性物質A、B、C、D、E，它們所含陰、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）某同學通過比較分析，認為無需檢驗就可判斷其中必有的兩種物質是Na₂CO₃和Ba（OH）₂（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的物質記為C，當C與B的溶液混合時，產生紅褐色沉淀和無色無味的氣體；當C與A的溶液混合時產生棕黃色沉淀，向該沉淀中滴入稀硝酸沉淀部分溶解，最后留有白色沉淀不再溶解．則X為B．
A．SO₃^2-  B．SO₄^2-  C．CH₃COO^-  　D．SiO₃^2-
（3）Cu投入到裝有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一定含有上述離子中的NO₃^-（填相應的離子符號），有關反應的離子方程式為3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²+2NO↑+4H₂O2NO+O₂=2NO₂
（4）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：取少量D的溶液與試管中，逐漸加入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⁺．

Answer 1

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）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^-；
（4）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；
（2）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-，
故選B；
（3）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，2NO+O₂=2NO₂，
故答案為：NO₃^-；3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²+2NO↑+4H₂O，2NO+O₂=2NO₂；
（4）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，逐漸加入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的溶液與試管中，逐漸加入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⁺．

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．