Question

2．某待測溶液中可能含有SO₄^2-、SO₃^2-、CO₃^2-、HCO₃^-、NO₃^-、Cl^-、Br^-中的若干種及一種常見金屬陽離子（Mⁿ⁺），現(xiàn)進(jìn)行如圖實(shí)驗(yàn)（每次實(shí)驗(yàn)所用試劑均是足量的，鑒定中某些成分可能沒有給出）．

請回答下列問題：
（1）根據(jù)上述框圖信息，（填化學(xué)式或離子符號(hào)）肯定存在的離子HCO₃^-，肯定沒有的離子Br^-，沉淀D是BaSO₄．
（2）待測溶液中是否含有SO₃^2-、SO₄^2-D．
A．兩者都有     B．有SO₃^2-，無SO₄^2-      C．無SO₃^2-、有SO₄^2-    D．兩者至少有一種
若氣體D遇空氣變紅棕色，則生成沉淀D時(shí)肯定發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式為3BaSO₃+2H⁺+2NO₃^-═2NO↑+3BaSO₄↓+H₂O，形成沉淀B時(shí)反應(yīng)的離子方程式為HCO₃^-+Ba²⁺+OH^-═BaCO₃↓+H₂O．
（3）若Mⁿ⁺為常見金屬陽離子且原子序數(shù)不大于20，則要確定它具體是何種離子的方法做焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，若透過藍(lán)色鈷玻璃片觀察到紫色火焰，說明是K⁺，若不透過藍(lán)色鈷玻璃片觀察到黃色火焰，則說明是Na⁺．

Answer 1

分析 由沉淀A與稀硝酸反應(yīng)仍得到白色沉淀知白色沉淀D為BaSO₄，故溶液中SO₄^2-、SO₃^2-至少有一種；由每次實(shí)驗(yàn)所用試劑均足量知溶液A中含有Ba²⁺，在加入堿后能得到白色沉淀B，則原待測溶液中一定含有HCO₃^-；溶液B中加入足量的氯水后仍得到無色溶液，說明原待測液中無Br^-，不能確定是否有NO₃^-、CO₃^2-、Cl^-；
若氣體D遇空氣變紅色時(shí)，表明D中肯定有NO，沉淀A中肯定有BaSO₃；
原子序數(shù)不大于20的金屬陽離子有Li⁺、Be²⁺、Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺、K⁺、Ca²⁺，Al³⁺與HCO，SO₄^2-、SO₃^2-與Ca²⁺不能大量共存，故金屬陽離子不可能是Al³⁺或Ca²⁺，由待測溶液與濃NaOH溶液混合后無明顯變化知溶液中沒有Mg²⁺，結(jié)合Mⁿ⁺為常見離子且原子序數(shù)不大于20知，Mⁿ⁺只能是Na⁺或K⁺，可通過焰色實(shí)驗(yàn)來確定是鉀還是鈉，以此解答該題．

解答 解：由沉淀A與稀硝酸反應(yīng)仍得到白色沉淀知白色沉淀D為BaSO₄，故溶液中SO₄^2-、SO₃^2-至少有一種；由每次實(shí)驗(yàn)所用試劑均足量知溶液A中含有Ba²⁺，在加入堿后能得到白色沉淀B，則原待測溶液中一定含有HCO₃^-；溶液B中加入足量的氯水后仍得到無色溶液，說明原待測液中無Br^-，不能確定是否有NO₃^-、CO₃^2-、Cl^-；
若氣體D遇空氣變紅色時(shí)，表明D中肯定有NO，沉淀A中肯定有BaSO₃；
原子序數(shù)不大于20的金屬陽離子有Li⁺、Be²⁺、Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺、K⁺、Ca²⁺，Al³⁺與HCO，SO₄^2-、SO₃^2-與Ca²⁺不能大量共存，故金屬陽離子不可能是Al³⁺或Ca²⁺，由待測溶液與濃NaOH溶液混合后無明顯變化知溶液中沒有Mg²⁺，結(jié)合Mⁿ⁺為常見離子且原子序數(shù)不大于20知，Mⁿ⁺只能是Na⁺或K⁺，可通過焰色實(shí)驗(yàn)來確定是鉀還是鈉，
（1）根據(jù)以上分析可知，原待測溶液中一定含有HCO₃^-；一定沒有無Br^-；沉淀D為：BaSO₄，
故答案為：HCO₃^-；Br^-；BaSO₄；
（2）因?yàn)榇郎y液加入BaCl₂溶液和稀HNO₃生成了BaSO₄沉淀，BaSO₄的生成可能來自SO₄^2-或SO₃^2-中的一種或兩種；
若氣體D遇空氣變紅色時(shí)，表明D中肯定有NO，沉淀A中肯定有BaSO₃，生成沉淀D的離子方程式為：3BaSO₃+2H⁺+2NO₃^-═2NO↑+3BaSO₄↓+H₂O，
沉淀B為碳酸鋇，反應(yīng)的離子方程式為：HCO₃^-+Ba²⁺+OH^-═BaCO₃↓+H₂O，
故答案為：D；3BaSO₃+2H⁺+2NO₃^-═2NO↑+3BaSO₄↓+H₂O；HCO₃^-+Ba²⁺+OH^-═BaCO₃↓+H₂O；
（3）原子序數(shù)不大于20的金屬陽離子有Li⁺、Be²⁺、Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺、K⁺、Ca²⁺，Al³⁺與HCO，SO₄^2-、SO₃^2-與Ca²⁺不能大量共存，故金屬陽離子不可能是Al³⁺或Ca²⁺，由待測溶液與濃NaOH溶液混合后無明顯變化知溶液中沒有Mg²⁺，結(jié)合Mⁿ⁺為常見離子且原子序數(shù)不大于20知Mⁿ⁺只能是Na⁺或K⁺，可通過焰色實(shí)驗(yàn)來確定是鉀還是鈉，方法是：做焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，若透過藍(lán)色鈷玻璃片觀察到紫色火焰，說明是鉀；若不透過藍(lán)色鈷玻璃片觀察到黃色火焰，則說明是鈉，
故答案為：做焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，若透過藍(lán)色鈷玻璃片觀察到紫色火焰，說明是K⁺，若不透過藍(lán)色鈷玻璃片觀察到黃色火焰，則說明是Na⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查元素化合物的特性和反應(yīng)，用框圖設(shè)問可以考查學(xué)生正向思維、逆向思維、發(fā)散和收斂思維，能根據(jù)題眼正確判斷化合物是解本題的關(guān)鍵，注意所加BaCl₂、H₂SO₄、HNO₃、NaOH均過量，硝酸能把亞硫酸鋇氧化成硫酸鋇．