Question

19．現(xiàn)有五種可溶性物質(zhì)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．（已知Al（OH）₃具有兩性，既可與強(qiáng)酸反應(yīng)，又可與強(qiáng)堿反應(yīng)Al（OH）₃+NaOH═Na[Al（OH）₄]、CO₃^2-與Al³⁺或Fe³⁺在水溶液中不能共存，會相互反應(yīng)產(chǎn)生相應(yīng)氫氧化物沉淀及CO₂氣體等）
（1）某同學(xué)通過比較分析，認(rèn)為無需檢驗就可判斷其中必有的兩種物質(zhì)是Na₂CO₃和Ba（OH）₂（填化學(xué)式，且相對分子質(zhì)量最小的寫在第一個空）；
（2）為了確定X，現(xiàn)將（1）中的兩種物質(zhì)記為A和B，含X的物質(zhì)為記C，當(dāng)C與B的溶液混合時，產(chǎn)生紅褐色沉淀和無色無味氣體；當(dāng)C與A的溶液混合時產(chǎn)生棕黃色沉淀，向該沉淀中滴入稀HNO₃，沉淀部分溶解，最后留有白色沉淀不再溶解．則：X為B；
A．SO₃^-    B．SO₄^2-    C．CH₃COO^-    D．SiO₃^2-
（3）向B的水溶液中逐滴加入鹽酸且邊加邊振蕩，發(fā)現(xiàn)基本沒有氣泡，原因是CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-（用離子方程式表示）；
（4）將0.02mol的A與0.01mol的C同時溶解在足量的蒸餾水中，充分反應(yīng)后，最終所得沉淀的質(zhì)量為6.09g（保留兩位小數(shù)）．
（5）將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(xiàn)．則物質(zhì)D一定含有上述離子中的NO₃^-（填相應(yīng)的離子符號）．有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（6）利用上述已經(jīng)確定的物質(zhì)，可以檢驗出D中的陽離子．請簡述實驗操作步驟、現(xiàn)象及結(jié)論取少量D的溶液與試管中，逐漸進(jìn)入Ba（OH）₂溶液至過量，先出現(xiàn)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(jù)離子之間結(jié)合生成沉淀，不能共存，確定含有的兩種物質(zhì)；
（2）C與B的溶液混合時，產(chǎn)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(chǎn)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(zhì)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，碳酸根可與氫離子結(jié)合生成碳酸氫根；
（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(yīng)生成碳酸鋇沉淀和氫氧化鐵沉淀，根據(jù)反應(yīng)方程中的關(guān)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(xiàn)，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⁺，利用氫氧化鋁溶液強(qiáng)堿的性質(zhì)檢驗．

解答 解：（1）因Al³⁺、Mg²⁺、Fe³⁺和OH^-反應(yīng)生成沉淀，Al³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺和CO₃^2-反應(yīng)，則不能共存，所以一定存在的物質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)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(zhì)為氯化鋁、硝酸鎂或氯化鎂、硝酸鋁，因C為Fe₂（SO₄）₃酸鐵，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，碳酸根可與氫離子結(jié)合生成碳酸氫根：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，故答案為：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-；
（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(yīng)生成碳酸鋇沉淀和氫氧化鐵沉淀，F(xiàn)e₂（SO₄）₃+3Ba（OH）₂═2Fe（OH）₃↓+3BaSO₄↓，
根據(jù)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）=$\frac{2}{3}$×0.02mol，
所以沉淀的質(zhì)量為m（BaSO₄）+m（Fe（OH）₃）=0.02mol×233g/mol+$\frac{2}{3}$×0.02mol×107g/mol=6.09g
故答案為：6.09g；
（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(xiàn)，該氣體為NO₂，說明D中含有NO₃^-，反應(yīng)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的溶液與試管中，逐漸進(jìn)入Ba（OH）₂溶液至過量，先出現(xiàn)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，逐漸進(jìn)入Ba（OH）₂溶液至過量，先出現(xiàn)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(shè)計等，是對所學(xué)知識的綜合考查，題目難度較大，綜合度較高，旨在考查學(xué)生的推斷能力與方案設(shè)計能力，注意根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象進(jìn)行推斷．