Question

7．現(xiàn)有五種可溶性物質(zhì)A、B、C、D、E，它們所含的陰、陽離子互不相同，分別含有五種陽離子Na⁺、Al³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺和五種陰離子Cl^-、OH^-、NO₃^-、CO₃^2-、X中的一種．
（1）某同學通過比較分析，認為無需檢驗就可判斷其中必有的兩種物質(zhì)是Na₂CO₃、Ba（OH）₂（填化學式）．
（2）為了確定X，現(xiàn)將（1）中的兩種物質(zhì)記為A和B．當C與B的溶液混合時，產(chǎn)生紅褐色沉淀和無色無味氣體；當C與A的溶液混合時產(chǎn)生二種沉淀，向該沉淀中滴入足量的稀HNO₃，沉淀部分溶解，最后留有白色沉淀．則：
①X為c（填序號）． A．SO₃ ^2-   B．CH₃COO^-   C．SO₄^2-   D．SiO₃ ^2-
②化合物A的電子式．
③B的水溶液中所有離子的濃度由大到小的順序為c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）．
④將0.02mol的A與0.01mol的C同時溶解在足量的蒸餾水中，充分反應后，最終所得沉淀的質(zhì)量為6.1g（精確到0.1g）．
⑤利用上述已經(jīng)確定的一種物質(zhì)，可以檢驗出D、E中的陽離子．請簡述實驗操作步驟、現(xiàn)象及結論往D的溶液中逐漸加入Ba（OH）₂溶液直至過量，若先出現(xiàn)白色沉淀后又逐漸溶解，則D中含有Al³⁺，E中含有Mg²⁺．（或往D的溶液中加入適量Na₂CO₃溶液若產(chǎn)生了白色沉淀和無色無味的氣體，則D中含有Al³⁺，E中含有Mg²⁺．）．
（3）將Cu片投入到裝有D溶液的試管中，Cu片不溶解；再滴加稀H₂SO₄，Cu片逐漸溶解，試管口附近有紅棕色氣體出現(xiàn)，有關反應的離子方程式為3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)離子之間結合生成沉淀，不能共存，確定含有的兩種物質(zhì)；
（2）①C與B的溶液混合時，產(chǎn)生紅褐色沉淀和無色無味氣體，沉淀為氫氧化鐵、氣體為二氧化碳；C與A的溶液混合時產(chǎn)生混合物沉淀，向該沉淀中滴入稀鹽酸，沉淀部分溶解，最后留有白色沉淀不再溶解，則B為Na₂CO₃，A為Ba（OH）₂，C為硫酸鐵，另兩種物質(zhì)為氯化鋁、硝酸鎂或氯化鎂、硝酸鋁；
②由于A為Ba（OH）₂，寫出電子式；
③根據(jù)碳酸鈉溶液水解呈堿性來分析；
④根據(jù)0.02mol的Ba（OH）₂與0.01mol的Fe₂（SO₄）₃反應會生成0.02molBaSO₄和$\frac{0.04}{3}$mol Fe（OH）₃沉淀來計算；
⑤根據(jù)D，E中的陽離子為Al³⁺、Mg²⁺，利用Al³⁺、Mg²⁺兩者與過量的強堿反應的現(xiàn)象不同來鑒別；
（3）將Cu片投入到裝有D溶液的試管中，Cu片不溶解；再滴加稀H₂SO₄，Cu片逐漸溶解，證明D中含有硝酸根離子，寫出銅與稀硝酸反應的離子方程式．

解答 解：（1）因Al³⁺、Mg²⁺、Fe³⁺和OH^-反應生成沉淀，Al³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺和CO₃^2-反應，則不能共存，所以一定存在的物質(zhì)為Na₂CO₃和Ba（OH）₂，
故答案為：Na₂CO₃；Ba（OH）₂；
（2）①根據(jù)C與B的溶液混合時，產(chǎn)生紅褐色沉淀和無色無味氣體，可知沉淀為氫氧化鐵、氣體為二氧化碳，則B為Na₂CO₃，A為Ba（OH）₂；C與A的溶液混合時產(chǎn)生混合物沉淀，向該沉淀中滴入稀鹽酸，沉淀部分溶解，最后留有白色沉淀不再溶解，則C為硫酸鐵，另兩種物質(zhì)為氯化鋁、硝酸鎂或氯化鎂、硝酸鋁，因C為Fe₂（SO₄）₃，則陰離子有SO₄^2-，則X為SO₄^2-，
故選C；
②Ba（OH）₂是離子化合物，由鋇離子與氫氧根離子構成，鋇離子電子式為Ba²⁺，氫氧根根離子電子式為，所以Ba（OH）₂的電子式為；Ba原子最故答案為：；
③Na₂CO₃為強堿弱酸鹽，水解呈堿性，且第一步水解大于第二步水解，則溶液中各離子濃度大小為c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）；
④0.02mol的Ba（OH）₂與0.01mol的Fe₂（SO₄）₃反應，即0.02mol Ba²⁺、0.04mol OH^-、0.02mol Fe³⁺、0.03molSO₄^2-，故生成0.02molBaSO₄和$\frac{0.04}{3}$mol Fe（OH）₃沉淀，計算得沉淀質(zhì)量約為0.02mol×233g/mol+$\frac{0.04}{3}$mol×107g/mol=6.1g，故答案為：6.1g；
⑤D，E中的陽離子為Al³⁺、Mg²⁺，檢驗Al³⁺，可逐漸加入Ba（OH）₂溶液直至過量，若先出現(xiàn)白色沉淀后又逐漸溶解，因Al³⁺易水解，也可加入Na₂CO₃溶液，若產(chǎn)生了白色沉淀和無色無味的氣體，
故答案為：往D的溶液中逐漸加入Ba（OH）₂溶液直至過量，若先出現(xiàn)白色沉淀后又逐漸溶解，則D中含有Al³⁺，E中含有Mg²⁺．（或往D的溶液中加入適量Na₂CO₃溶液若產(chǎn)生了白色沉淀和無色無味的氣體，則D中含有Al³⁺，E中含有Mg²⁺．）
（3）銅不溶于稀硫酸，但能溶于稀硝酸，所以D中一定含有NO₃^-，反應的離子方程式為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O．

點評 本題考查了常見離子的檢驗方法，題目難度較大，考查學生的綜合運用知識的能力，運用假設法和排除法進行篩選，即可判斷出幾種離子的組合；在計算④時，應注意量的問題，找出過量的離子．