Question

有一无色透明溶液，欲确定是否含有下列离子：Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Fe²⁺、Ba²⁺、NO、SO、Cl^-、I^-、HCO，取该溶液实验如下：

实验步骤	实验现象
①取少量该溶液，加几滴甲基橙	溶液变红色
②取少量该溶液，浓缩，加Cu片和浓H2SO4，加热	有无色气体产生，后在空气中又变成红棕色
③取少量该溶液，加BaCl2溶液	有白色沉淀生成
④取③中上层清液，加AgNO3溶液	有白色沉淀生成，且不溶于HNO3
⑤取少量该溶液，加NaOH溶液	有白色沉淀生成，当NaOH过量时沉淀部分溶解

（1）溶液中肯定存在的离子是______．
（2）溶液中肯定不存在的离子是______．
（3）为进一步确定其他离子，应该补充的实验是______．

Answer 1

解：因是一无色透明溶液，则不含有Fe²⁺，
①由于加几滴甲基橙，溶液显红色，证明溶液显酸性，故溶液中一定没有HCO₃^-；
②由于取少量该溶液加热浓缩，加Cu片和浓硫酸，产生了无色气体，且气体（NO）遇空气可以变成红棕色（二氧化氮），说明原溶液中一定含有NO₃^-，故一定不会存在具有具有还原性的I^-；
③取少量该溶液，加BaCl₂溶液后，有白色沉淀生成，则原溶液中一定含有SO₄^2-，故一定没有钡离子；
④由于③的上层清夜中，加AgNO₃，有稳定的白色沉淀生成，且不溶于稀硝酸，则含有Cl^-，但是③中加入了氯化钡，无法证明原溶液中是否存在Cl^-；
⑤由于原溶液中，加入NaOH溶液有白色沉淀生成，当NaOH过量时，沉淀部分溶解，则含有Al³⁺、Mg²⁺；
（1）根据以上分析可知，溶液中一定存在的离子有：NO₃^-、SO₄^2- Mg²⁺、Al³⁺，故答案为：NO₃^-、SO₄^2-、Mg²⁺、Al³⁺；
（2）溶液中肯定不存在的离子是I^-、Ba²⁺、Fe²⁺、HCO₃^-，故答案为：I^-、Ba²⁺、Fe²⁺、HCO₃^-；
（3）不能确定的是：Na⁺、Cl^-，需要进一步检验Na⁺、Cl^-，钠离子采用焰色反应检验，火焰呈现黄色； 氯离子检验方法是：取少量原溶液，加入Ba（NO₃）₂溶液后，取上层清液加入AgNO₃溶液和稀HNO₃，若有沉淀生成，证明存在氯离子，否则不存在，
故答案为：焰色反应，取少量原溶液，加入Ba（NO₃）₂溶液后，取上层清液加入AgNO₃溶液和稀HNO₃．
分析：无色溶液中，有色离子不存在，氢氧化铝是两性氧化物，能溶于强碱中，白色且不溶于硝酸的白色沉淀是氯化银或者是硫酸钡，在酸性环境下，能和氢离子反应的离子不共存，根据离子反应的现象以及离子共存的知识加以分析．因是一无色透明溶液，则不含有Fe²⁺，
①取少量该溶液，加几滴甲基橙，溶液显红色，说明溶液显示酸性，所以HCO₃^-不存在；
②取少量该溶液加热浓缩，加Cu片和浓硫酸，加热有无色气体产生，气体（NO）遇空气可以变成红棕色（二氧化氮），说明溶液中含有NO₃^-，则一定不含有I^-；
③取少量该溶液，加BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，则含有SO₄^2-；
④由于③中加入了氯化钡，无法确定原溶液中是否存在氯离子；
⑤取少量该溶液，加入NaOH溶液有白色沉淀生成，当NaOH过量时，沉淀部分溶解，则含有铝离子、镁离子．
点评：本题考查离子的共存问题，关键是明确题中信息的挖掘和应用，并能够熟悉离子不能共存的常见的原因，本题难度中等．