Question

有一无色透明溶液，欲确定是否含有下列离子：Na⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、NO₃^－、SO₄^2－、Cl^－、CO₃^2－，实验如下：

实验步骤	实验现象
①取少量原溶液，加入几滴酚酞试液	溶液变成红色
②取少量原溶液加热浓缩，加入Cu片和一定浓度的H2SO4	有无色气体产生，该气体遇空气变成红棕色
③取少量原溶液，加入BaCl2溶液	有白色沉淀生成
④取③中上层清液，先加入稀硝酸，再加入AgNO3溶液	有白色沉淀生成

由此判断：
（1）溶液中肯定存在的离子是________________________，肯定不存在的离子是________________，可能存在的离子是________________。
（2）实验②中生成无色气体的离子方程式是________________________________。
（3）为进一步确定可能存在的阴离子，应该补充的实验设计是__________________。

Answer 1

（8分）（1）Na⁺、CO₃^2－、NO₃^－（2分，答对1-2个给1分，错答不给分）；
Ba²⁺、Mg²⁺（1分）；Cl^－、SO₄^2－（1分 ）
（2）3Cu＋8H⁺＋2NO₃^－＝3Cu²⁺＋2NO↑＋4H₂O（2分 ）
（3）方法一：取少量原溶液，加入硝酸至酸性，再加入过量Ba（NO₃）₂溶液，若产生白色沉淀，则原溶液中有SO₄^2－；取清液，加入AgNO₃溶液，若产 生白色沉淀，则原溶液中有Cl^－。
方法二：取少量原溶液，加入过量Ba（NO₃）₂溶液，产生白色沉淀。过滤，向滤液中加入硝酸酸化的AgNO₃溶液，若产生白色沉淀，则原溶液中有Cl^－；向滤渣中加稀硝酸，若白色沉淀部分溶解，则证明原溶液中有SO₄^2－。（2分）

试题分析：根据实验①可知，溶液显碱性，这说明一定含有CO₃^2－，则就一定没有Mg^2＋和Ba^2＋。由于溶液都是中性的，则一定含有钠离子。实验②有无色气体产生，该气体遇空气变成红棕色，这说明反应中生成的气体是NO，因此该反应是在酸性条件下铜和NO₃^－之间发生的氧化还原反应，即一定含有NO₃^－。实验③中生成的白色沉淀不一定是硫酸钡，因为反应中一定有碳酸钡白色沉淀生成，实验不能确定是否含有SO₄^2－。实验④中生成的白色沉淀是氯化银，但由于在反应中加入了氯化钡，所以不能确定是否含有氯离子。要检验是否含有氯离子或SO₄^2－，都必须首先排出CO₃^2－的干扰，然后再检验氯离子或SO₄^2－。
点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题，试题综合性强，旨在培养学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力，有利于培养学生的逻辑推理能力和规范的实验设计能力。该题需要明确的是进行物质的检验时，要依据物质的特殊性质和特征反应，选择适当的试剂和方法，准确观察反应中的明显现象，如颜色的变化、沉淀的生成和溶解、气体的产生和气味、火焰的颜色等，进行判断、推理、验证即可。