Question

14．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，加幾滴甲基橙溶液	溶液變紅色
②取少量該溶液，加銅片和濃硫酸，加熱	有無色氣體產(chǎn)生，遇空氣變成紅棕色
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	有不溶于稀硝酸的白色沉淀生成
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

由此判斷：
（1）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^-．
（2）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（若為溶液反應(yīng)，說明使用
試劑的名稱，不必寫詳細步驟）鉀離子；焰色反應(yīng)．
（3）寫出實驗⑤中所有反應(yīng)的離子方程式：H⁺+OH^-=H₂O；Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓；Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓；Al（OH）₃+OH^-=[Al（OH）₄]^-．

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(yīng)的離子不共存，根據(jù)離子反應(yīng)的現(xiàn)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(chǎn)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Ba（NO₃）₂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：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(yīng)的離子不共存，根據(jù)離子反應(yīng)的現(xiàn)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(chǎn)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Ba（NO₃）₂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(yīng)隔著鈷玻璃觀察為紫色火焰；
故答案為：鉀離；焰色反應(yīng)；
（3）取少量該溶液，加入NaOH溶液，會發(fā)生反應(yīng)有：H⁺+OH^-=H₂O，Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，氫氧化鋁能和氫氧化鈉反應(yīng)，而氫氧化鎂則不能，反應(yīng)的實質(zhì)是Al（OH）₃+OH^-═2H₂O+AlO₂^-或Al（OH）₃+OH^-=[Al（OH）₄]^-，故答案為：H⁺+OH^-=H₂O；Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，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(yīng)用是解答的關(guān)鍵，并熟悉離子不能共存的常見的原因即可解答．