Question

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

實驗步驟	實驗現(xiàn)象
①取少量該溶液，加入NaOH溶液	有白色沉淀生成，當(dāng)NaOH過量時，沉淀部分溶解
②取少量該溶液，加入銅片和濃硫酸，加熱	有無色氣體產(chǎn)生，遇空氣可以變成紅棕色
③取少量該溶液，加入BaCl2溶液	有白色沉淀生成
④取③中的上層清液，加入AgNO3溶液	有穩(wěn)定的白色沉淀生成，且不溶于稀硝酸

已知：Al³⁺、Fe²⁺與HCO₃^-均不能大量共存．由此判斷：
（1）溶液中一定存在的離子是Mg²⁺、Al³⁺、NO₃^-、SO₄^2-；溶液中肯定不存在的離子是Fe²⁺、Ba²⁺、I^-、HCO₃^-．
（2）寫出實驗①中所有反應(yīng)的離子方程式：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（3）為進一步確定其他離子，應(yīng)該補充的實驗及對應(yīng)欲檢驗離子的名稱
①焰色反應(yīng)，K⁺、②用硝酸酸化的AgNO₃，Cl^-．

Answer 1

分析 溶液無色，說明不含F(xiàn)e²⁺，①取少量該溶液，加入NaOH溶液，白色沉淀生成，當(dāng)NaOH過量時，沉淀部分溶解，說明含有Mg²⁺、Al³⁺，則不含有與Al³⁺發(fā)生互促水解的HCO₃^-；
②取少量該溶液，加入銅片和濃硫酸，加熱，有無色氣體產(chǎn)生，遇空氣可以變成紅棕色，說明含有NO₃^-，
③取少量該溶液，加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，說明含有SO₄^2-，則不含Ba²⁺；
④取③中的上層清液，加入AgNO₃溶液，有穩(wěn)定的白色沉淀生成，且不溶于稀硝酸，為AgCl沉淀，因加入氯化鋇，不能說明含有Cl^-，可說明不含I^-．以此解答該題．

解答 解：溶液無色，說明不含F(xiàn)e²⁺，①取少量該溶液，加入NaOH溶液，白色沉淀生成，當(dāng)NaOH過量時，沉淀部分溶解，說明含有Mg²⁺、Al³⁺，則不含有與Al³⁺發(fā)生互促水解的HCO₃^-；
②取少量該溶液，加入銅片和濃硫酸，加熱，有無色氣體產(chǎn)生，遇空氣可以變成紅棕色，說明含有NO₃^-，
③取少量該溶液，加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，說明含有SO₄^2-，則不含Ba²⁺；
④�、壑械纳蠈忧逡�，加入AgNO₃溶液，有穩(wěn)定的白色沉淀生成，且不溶于稀硝酸，為AgCl沉淀，因加入氯化鋇，不能說明含有Cl^-，可說明不含I^-．
（1）由以上分析可知一定含有Mg²⁺、Al³⁺、NO₃^-、SO₄^2-，一定不含有Fe²⁺、Ba²⁺、I^-、HCO₃^-，
故答案為：Mg²⁺、Al³⁺、NO₃^-、SO₄^2-；Fe²⁺、Ba²⁺、I^-、HCO₃^-；
（2）溶液中含有Mg²⁺、Al³⁺，加入氫氧化鈉，發(fā)生Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，繼續(xù)加入氫氧化鈉發(fā)生Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓、Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；                    
（3）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(yīng)隔著鈷玻璃觀察為紫色火焰；為了檢驗氯離子，可加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，
故答案為：焰色反應(yīng)，K⁺；   用硝酸酸化的AgNO₃，Cl^-．

點評 本題考查無機物的推斷，側(cè)重常見離子的檢驗和鑒別，是高考中的常見題型，綜合性強，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力和實驗設(shè)計能力，掌握元素化合物性質(zhì)是關(guān)鍵，注意掌握常見離子的檢驗，難度中等．