Question

有一無色透明溶液，欲確定是否含有下列離子：K⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Fe²⁺、Ba²⁺、Cl^-、I^-、NO₃^-、SO₄^2-、HCO₃^-，取該溶液進行如下實驗：

實驗步驟	實驗現象
（1）取少量該溶液，加幾滴甲基橙	溶液變紅色
（2）取少量該溶液加熱濃縮，加Cu片和稀硫酸，加熱	有無色氣體產生，氣體遇空氣變成紅棕色
（3）取少量該溶液，加入足量 Ba（NO3）2溶液	有白色沉淀生成
（4）取（3）中上層清液，加AgNO3 溶液	有穩(wěn)定的白色沉淀生成，且不溶于稀硝酸
（5）取少量該溶液，加NaOH溶液	有白色沉淀生成，當NaOH過量時沉淀部分溶解

由此判斷：
（1）溶液中肯定存在的離子是

NO₃^-．SO₄^2-．Cl^-．Al³⁺．Mg²⁺

，溶液中肯定不存在的離子是

HCO₃^-．Fe²⁺．Ba²⁺．I^-

．
（2）為了進一步確定其它離子，應該補充的實驗及應欲檢驗離子的名稱（如為溶液反應，說明使用試劑的名稱．不必寫詳細操作步驟）

鉀離子 焰色反應

（3）寫出步驟（5）再當NaOH過量時沉淀部分溶解的離子反應方程式

Al（OH）₃+OH^一═2H₂O+AlO₂^-

．

Answer 1

分析：無色溶液中，有色離子不存在，氫氧化鋁是兩性氧化物，能溶于強堿中，白色且不溶于硝酸的白色沉淀是氯化銀或者是硫酸鋇，在酸性環(huán)境下，能和氫離子反應的離子不共存，根據離子反應的現象以及離子共存的知識加以分析．因是一無色透明溶液，則不含有Fe²⁺，
由（1）取少量該溶液，加幾滴甲基橙，溶液顯紅色，說明溶液顯示酸性，所以HCO₃^-不存在；
由（2）取少量該溶液加熱濃縮，加Cu片和濃硫酸，加熱有無色氣體產生，氣體（NO）遇空氣可以變成紅棕色（二氧化氮），說明溶液中含有NO₃^-，則一定不含有I^-；
由（3）取少量該溶液，加BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，則含有SO₄^2-；
由（4）取（3）中的上層清夜，加AgNO₃，有穩(wěn)定的白色沉淀生成，且不溶于稀硝酸，則含有Cl^--，所以原離子中含有Cl^-；
由（5）取少量該溶液，加入NaOH溶液有白色沉淀生成，當NaOH過量時，沉淀部分溶解，則含有鋁離子、鎂離子．

解答：解：因是一無色透明溶液，則不含有Fe²⁺，
由（1）取少量該溶液，加幾滴甲基橙，溶液顯紅色，說明溶液顯示酸性，所以HCO₃^-不存在；
由（2）取少量該溶液加熱濃縮，加Cu片和濃硫酸，加熱有無色氣體產生，氣體（NO）遇空氣可以變成紅棕色（二氧化氮），說明溶液中含有NO₃^-，則一定不含有I^-；
由（3）取少量該溶液，加BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，則含有SO₄^2-；
由（4）取（3）中的上層清夜，加AgNO₃，有穩(wěn)定的白色沉淀生成，且不溶于稀硝酸，則含有Cl^--，所以原離子中含有Cl^-；
由（5）取少量該溶液，加入NaOH溶液有白色沉淀生成，當NaOH過量時，沉淀部分溶解，則含有鋁離子、鎂離子．
（1）綜上可知，溶液中一定存在的離子是NO₃^-、SO₄^2- Mg²⁺、Al³⁺、Cl^-，溶液中肯定不存在的離子是I^-、Ba²⁺、Fe²⁺、HCO₃^-，故答案為：NO₃^-、SO₄^2- Mg²⁺、Al³⁺、Cl^-；I^-、Ba²⁺、Fe²⁺、HCO₃^-；
（2）溶液中的K+在檢驗過程中不能判斷，需要進一步實驗驗證，可以利用焰色反應隔著鈷玻璃觀察為紫色火焰；
故答案為：鉀離子 焰色反應；
（3）氫氧化鋁能和氫氧化鈉反應，而氫氧化鎂則不能，反應的實質是Al（OH）₃+OH^一═2H₂O+AlO₂^-或Al（OH）₃+OH^-=[Al（OH）₄]^-，故答案為：Al（OH）₃+OH^一═2H₂O+AlO₂^-或Al（OH）₃+OH^-=[Al（OH）₄]^-；

點評：本題考查離子的共存問題，明確題中信息的挖掘和應用是解答的關鍵，并熟悉離子不能共存的常見的原因即可解答．