Question

12．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）某同学通过分析比较，认为无需检验就可判断其中必有的两种物质是Na₂CO₃和Ba（OH）₂．（填化学式）
（2）为了确定X，现将（1）中的两种物质记为A和B，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的溶液混合时产生棕色沉淀，向该沉淀中滴入稀硝酸，沉淀部分溶解，最后留有白色沉淀不再溶解．则：
①X为B．
A．SO₃^2-    B．SO₄^2-      C．CH₃COO^-     D．SiO₃^2-
②A中的化学键类型为离子键和共价键
③将0.02mol的A与0.01mol的C同时溶解在足量的蒸馏水中，充分反应后，最终所得沉淀的质量为6.1g（精确到0.1g）．
④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、现象及结论分别取少量D、E溶液于试管中，分别滴加过量的Ba（OH）₂溶液，产生白色沉淀的其中含有Mg²⁺，先产生白色沉淀，后沉淀又溶解的含有Al³⁺
（3）将Cu投入到装有D溶液的试管中，Cu不溶解；再滴加稀硫酸，Cu逐渐溶解，管口附近有红棕色气体出现．则物质D一定含有上述离子中的NO₃^-（填相应的离子符号）．有关反应的离子方程式为3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²+2NO↑+4H₂O．

Answer 1

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）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^-．

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，
①因C为硫酸铁，则阴离子有SO₄^2-，则X为SO₄^2-，故答案为：B；
②A为Ba（OH）₂，钡离子与氢氧根离子以离子键结合，O、H之间以共价键结合，故答案为：离子键和共价键；
③0.02molBa（OH）₂与0.01molFe₂（SO₄）₃反应生成0.02molBaSO₄和$\frac{0.04mol}{3}$Fe（OH）₃沉淀，沉淀质量为0.02mol×233g/mol+$\frac{0.04mol}{3}$×107g/mol=6.1g，
故答案为：6.1g；
④检验出D、E中的阳离子，实验操作步骤、现象及结论为分别取少量D、E溶液于试管中，分别滴加过量的Ba（OH）₂溶液，产生白色沉淀的其中含有Mg²⁺，先产生白色沉淀，后沉淀又溶解的含有Al³⁺，故答案为：分别取少量D、E溶液于试管中，分别滴加过量的Ba（OH）₂溶液，产生白色沉淀的其中含有Mg²⁺，先产生白色沉淀，后沉淀又溶解的含有Al³⁺；
（3）由现象可知，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．

点评 本题考查离子推断、实验方案设计等，为高频考点，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，题目难度较大．