Question

某溶液中可能含有CO₃^2-、SO₄^2-、HCO₃^-三種離子中的一種、兩種或三種都有．為探究其組成，現(xiàn)取出兩份相同的樣品溶液于試管中，向一份中加入過量的鹽酸，產(chǎn)生無色氣泡；向另一份中滴加過量的氫氧化鋇溶液，產(chǎn)生白色沉淀．請?jiān)O(shè)計(jì)合理實(shí)驗(yàn)，在此實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論．
僅限選擇的儀器、用品和試劑：燒杯、試管、玻璃棒、膠頭滴管、量筒、集氣瓶、鐵架臺(tái)、漏斗、濾紙、酒精燈；1mol/L硫酸、；2mol/L鹽酸；2mol/L硝酸、；1mol/L氯化鋇、1mol/L氫氧化鋇、澄清石灰水、蒸餾水．完成下列探究過程：
（1）提出假設(shè)：
假設(shè)1：溶液中只存在CO₃^2-
假設(shè)2：

 

．
假設(shè)3：

 

．
假設(shè)4：

 

．
假設(shè)5：

 

．
假設(shè)6：溶液中存在CO₃^2-、SO₄^2-、HCO₃^-．
（2）基于假設(shè)6，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案，將實(shí)驗(yàn)操作、預(yù)期的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論填在下表中．
（可不填滿，也可增加步驟）

步驟編號	實(shí)驗(yàn)步驟及預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
①
②
③
④

Answer 1

考點(diǎn)：常見離子的檢驗(yàn)方法

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題,離子反應(yīng)專題

分析：（1）向一份中加入過量的鹽酸，產(chǎn)生無色氣泡，向另一份中滴加過量的氫氧化鋇溶液，產(chǎn)生白色沉淀，說明溶液中存在CO₃^2-或HCO₃^-，或者二者都存在，據(jù)此完成可能的假設(shè)情況；
（2）若溶液中存在CO₃^2-、SO₄^2-、HCO₃^-，先利用氯化鋇溶液使碳酸根離子和硫酸根離子生成沉淀，然后使用鹽酸檢驗(yàn)沉淀為硫酸鋇和碳酸鋇，最后在濾液中加入鹽酸，若有氣體產(chǎn)生，證明溶液中存在碳酸氫根離子．

解答： 解：（1）某溶液中可能含有CO₃^2-、SO₄^2-、HCO₃^-三種離子中的一種、兩種或三種都有，現(xiàn)取出兩份相同的樣品溶液于試管中，向一份中加入過量的鹽酸，產(chǎn)生無色氣泡；向另一份中滴加過量的氫氧化鋇溶液，產(chǎn)生白色沉淀，說明溶液中一定存在CO₃^2-或HCO₃^-中的一種，或者二者同時(shí)存在，所以溶液中可能存在的離子有兩種情況：溶液中存在HCO₃^-、溶液中只存在CO₃^2-、溶液中存在CO₃^2-和HCO₃^-、溶液中存在CO₃^2-和SO₄^2-、溶液中存在SO₄²、HCO₃^-、溶液中存在CO₃^2-、SO₄^2-、HCO₃^-，
故答案為：假設(shè)2：溶液中存在HCO₃^-；
假設(shè)3：溶液中存在CO₃^2-和HCO₃^-；
假設(shè)4：溶液中存在CO₃^2-和SO₄^2-；
假設(shè)5：溶液中存在SO₄²、HCO₃^-；
（2）假設(shè)6為：溶液中存在CO₃^2-、SO₄^2-、HCO₃^-，先使用氯化鋇溶液使溶液中離子生成沉淀，然后使用稀鹽酸檢驗(yàn)沉淀為碳酸鋇和硫酸鋇，最后使用鹽酸檢驗(yàn)濾液中存在碳酸氫根離子，方法如下：
①先用膠頭滴管取少量溶液加入試管中，再用滴管取過量的1mol/L氯化鋇溶液并滴加到試管A中，充分反應(yīng)后，靜置，然后過濾，將沉淀和濾液分別裝入另外的兩個(gè)試管中；現(xiàn)象為產(chǎn)生白色沉淀，
故答案為：用膠頭滴管取少量溶液加入試管中，再用滴管取過量的1mol/L氯化鋇溶液并滴加到試管A中，充分反應(yīng)后，靜置，然后過濾，將沉淀和濾液分別裝入另外的兩個(gè)試管中；產(chǎn)生白色沉淀；
②然后往裝有沉淀的試管中加入過量的2mol/L鹽酸，沉淀部分溶解且有氣體生成，說明原溶液中一定含有SO₄^2-和CO₃^2-，
故答案為：往裝有沉淀的試管中加入過量的2mol/L鹽酸；沉淀部分溶解且有氣體生成，說明原溶液中一定含有SO₄^2-和CO₃^2-；
③最后往裝有濾液的試管中加入2mol/L鹽酸，若出現(xiàn)無色氣體，說明原溶液中含有HCO₃^-，
故答案為：往裝有濾液的試管中加入2mol/L鹽酸；出現(xiàn)無色氣體，說明原溶液中含有HCO₃^-．

點(diǎn)評：本題考查物質(zhì)的檢驗(yàn)與鑒別，該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題，試題綜合性強(qiáng)，難度較大，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和發(fā)散思維能力，提高學(xué)生的應(yīng)試能力和學(xué)習(xí)效率．