Question

2．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）某同学通过比较分析，认为无须检验就可判断其中必有的两种物质是Na₂CO₃和Ba（OH）₂．
（2）物质C中含有离子X．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的溶液混合时也产生沉淀，向该沉淀中滴入稀HNO₃，沉淀部分溶解．则：
①X为B（填字母）．
A．Br^-         B．SO₄^2-      C．CH₃COO^-       D．HCO₃^-
②B的水溶液中所有离子的浓度由大到小的顺序为c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）
（3）将Cu投入装有足量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一定含有上述离子中的NO₃^-（填离子符号），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；
②则B为Na₂CO₃，碳酸根离子部分水解，溶液呈碱性，则c（OH^-）＞c（H⁺），氢氧根离子来自碳酸根离子的水解和水的电离，则c（OH^-）＞c（HCO₃^-），则溶液中离子浓度大小为：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺），
故答案为：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）
（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^-，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 本题考查常见离子的检验方法，题目难度中等，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，试题培养了学生的分析能力及灵活应用能力．