Question

现有五种可溶性物质A、B、C、D、E，它们所含的阴、阳离子互不相同，分别含有五种阳离子 Na⁺、Al³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺和五种阴离子Cl^-、OH^-、NO₃^-、CO₃^2-、X中的一种．
（1）某同学通过分析，认为无需检验就可判断其中必有的两种物质是

 

和

 

（填化学式）．
（2）为了确定X，现将（1）中的两种物质记为A和B，含X的物质记C，当C与B的溶液混合时，产生红褐色沉淀和无色无味气体；当C与A的溶液混合时也产生红褐色沉淀，向该沉淀中滴人稀硝酸沉淀部分溶解，最后留有白色沉淀不再溶解．则X为

 

．
A．SO₃^2-B．SO₄^2-    C．CH₃COO^-D．SiO₃^2-
（3）B的水溶液显碱性，原因为

 

．（用离子方程式表示）
（4）将0.02mol A与0.01mol C同时溶解在足量的蒸馏水中，充分反应后，最终所得沉淀的物质的量为

 

（保留一位小数）
（5）将Cu投人到装有D溶液的试管中，Cu不溶解；再滴加稀H₂SO₄，Cu逐渐溶解，管口附近有红棕色气体出现．则物质D发生有关反应的离子方程式为：

 

．
（6）利用上述已经确定的物质，可以检验出D、E中的阳离子．请简述实验操作步骤、现象及结论

 

．

Answer 1

考点：常见阳离子的检验,常见阴离子的检验

专题：物质检验鉴别题

分析：（1）根据离子之间结合生成沉淀，不能共存，确定含有的两种物质；
（2）C与B的溶液混合时，产生红褐色沉淀和无色无味气体，沉淀为氢氧化铁、气体为二氧化碳；C与A的溶液混合时产生混合物沉淀，向该沉淀中滴入稀盐酸，沉淀部分溶解，最后留有白色沉淀不再溶解，则B为Na₂CO₃，A为Ba（OH）₂，C为硫酸铁，另两种物质为氯化铝、硝酸镁或氯化镁、硝酸铝．
（3）由上面推断可知B为Na₂CO₃，其水溶液显碱性，是因为碳酸根离子水解引起的，水解方程为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；
（4）已知C为Fe₂（SO₄）₃，A为Ba（OH）₂，将0.02molA与0.01molC同时溶解在足量的蒸馏水中，反应生成碳酸钡沉淀和氢氧化铁沉淀，根据反应方程中的关系求出沉淀的量；
（5）将Cu投入D溶液中，Cu不溶解；再滴加稀H₂SO₄，Cu逐渐溶解，管口附近有红棕色气体出现，该气体为NO₂，说明D中含有NO₃^-；
（6）D中含有NO₃^-，则E中含有Cl^-，剩余Al³⁺、Mg²⁺，利用氢氧化铝溶于强碱的性质检验．

解答： 解：（1）因Al³⁺、Mg²⁺、Fe³⁺和OH^-反应生成沉淀，Al³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺和CO₃^2-反应，则不能共存，所以一定存在的物质为Na₂CO₃ 和 Ba（OH）₂，
故答案为：Na₂CO₃；Ba（OH）₂；
（2）C与B的溶液混合时，产生红褐色沉淀和无色无味气体，沉淀为氢氧化铁、气体为二氧化碳；C与A的溶液混合时产生混合物沉淀，向该沉淀中滴入稀盐酸，沉淀部分溶解，最后留有白色沉淀不再溶解，则B为Na₂CO₃，A为Ba（OH）₂，C为硫酸铁，另两种物质为氯化铝、硝酸镁或氯化镁、硝酸铝，因C为Fe₂（SO₄）₃，则阴离子有SO₄^2-，则X为SO₄^2-，
故答案为：B；
（3）由上面推断可知B为Na₂CO₃，其水溶液显碱性，是因为碳酸根离子水解引起的，水解方程为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；
故答案为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；
（4）已知C为Fe₂（SO₄）₃，A为Ba（OH）₂，将0.02molA与0.01molC同时溶解在足量的蒸馏水中，反应生成碳酸钡沉淀和氢氧化铁沉淀，Fe₂（SO₄）₃+3Ba（OH）₂═2Fe（OH）₃↓+3BaSO₄↓，
根据方程可知，硫酸铁过量，按照Ba（OH）₂计算，
则n（BaSO₄）=0.02mol，n（Fe（OH）₃）=

2

3

×0.02mol=0.013mol，
所以沉淀的物质的量为：n（BaSO₄）+n（Fe（OH）₃）=0.02mol+0.013mol=0.033mol，
故答案为：0.033mol；
（5）将Cu投入D溶液中，Cu不溶解；再滴加稀H₂SO₄，Cu逐渐溶解，管口附近有红棕色气体出现，该气体为NO₂，说明D中含有NO₃^-，反应离子方程式为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²+2NO↑+4H₂O，
故答案为：NO₃^-；3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²+2NO↑+4H₂O；
（6）D中含有NO₃^-，则E中含有Cl^-，剩余Al³⁺、Mg²⁺，Al（OH）₃能溶于过量Ba（OH）₂溶液，检验方案为：取少量D的溶液于试管中，逐渐进入Ba（OH）₂溶液至过量，先出现白色沉淀后溶解，则D中含有Al³⁺，E中含Mg²⁺；若生成的白色沉淀不溶解，则D中含有Mg²⁺，E中含Al³⁺；
故答案为：取少量D的溶液于试管中，逐渐进入Ba（OH）₂溶液至过量，先出现白色沉淀后溶解，则D中含有Al³⁺，E中含Mg²⁺；若生成的白色沉淀不溶解，则D中含有Mg²⁺，E中含Al³⁺．

点评：本题考查离子推断、实验方案设计等，是对所学知识的综合考查，题目难度较大，综合度较高，旨在考查学生的推断能力与方案设计能力，注意根据反应现象进行推断．