Question

现有五种可溶性物质A、B、C、D、E，它们所含的阴、阳离子互不相同，分别含有五种阳离子Na⁺、Al³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺和五种阴离子Cl^-、OH^-、NO₃^-、CO₃^2-、X中的一种．
（1）某同学通过比较分析，认为无须检验就可判断其中必有的两种物质是

Na₂CO₃

和

Ba（OH）₂

．
（2）物质C中含有离子X．为了确定X，现将（1）中的两种物质记为A和B，当C与B的溶液混合时，产生红褐色沉淀和无色无味气体；当C与A的溶液混合时也产生沉淀，向该沉淀中滴入稀HNO₃，沉淀部分溶解．则：
①X为

B

（填字母）．
A．Br^-            B．SO

2- 4

           C．CH₃COO^-          D．HCO

- 3

②A中含有的阴阳离子个数之比

2：1

③利用上述已经确定的物质，可以检验出D、E中的阳离子．请简述实验操作步骤、现象及结论：

取少量D溶液于试管中，逐滴加入Ba（OH）₂溶液直至过量，若先出现白色沉淀后又逐渐溶解，则D中含有Al³⁺，E中含有Mg²⁺

．
（3）将19.2gCu投入装有足量D溶液的试管中，Cu不溶解；再滴加稀H₂SO₄，Cu逐渐溶解，管口附近有红棕色气体出现，则物质D一定含有上述离子中的

NO₃^-

（填相应的离子符号），有关反应的离子方程式为

3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O

，若要将Cu完全溶解，至少应加入H₂SO₄的物质的量是

0.4mol

．

Answer 1

分析：（1）CO₃^2-与Al³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺不能大量共存，OH^-与Al³⁺、Mg²⁺、Fe³⁺不能大量共存；
（2）①将 （1）中的两种物质记为A、B，当C与B的溶液混合时，产生红褐色沉淀和无色无味气体，红褐色沉淀为Fe（OH）₃，气体为CO₂，应发生的是互促水解反应：2Fe³⁺+3CO₃^2-+3H₂O═2Fe（OH）₃↓+3CO₂↑，则B为Na₂CO₃，A为Ba（OH）₂，C中含有Fe³⁺；
当C与A的溶液混合时产生沉淀，向该沉淀中滴入过量稀HNO₃，沉淀部分溶解，最后留有白色沉淀不再溶解，说明生成BaSO₄沉淀，则C为Fe₂（SO₄）₃，以此解答该题；
②A为Ba（OH）₂，根据A化学式判断阴阳离子个数之比；
③将Cu投入D溶液中，Cu不溶解；再滴加稀H₂SO₄，Cu逐渐溶解，管口附近有红棕色气体出现，该气体为NO₂，说明D中含有NO₃^-；D中含有NO₃^-，则E中含有Cl^-，剩余Al³⁺、Mg²⁺，利用氢氧化铝溶液强碱的性质检验；
（3）将Cu投入D溶液中，Cu不溶解；再滴加稀H₂SO₄，Cu逐渐溶解，管口附近有红棕色气体出现，该气体为NO₂，说明D中含有NO₃^-；根据3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²+2NO↑+4H₂O，计算硫酸的量．

解答：解：（1）CO₃^2-与Al³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺不能大量共存，OH^-与Al³⁺、Mg²⁺、Fe³⁺不能大量共存，由于所含阴、阳离子互不相同，所以对应的物质应为Na₂CO₃和Ba（OH）₂，
故答案为：Na₂CO₃； Ba（OH）₂；
（2）①将 （1）中的两种物质记为A、B，当C与B的溶液混合时，产生红褐色沉淀和无色无味气体，红褐色沉淀为Fe（OH）₃，气体为CO₂，应发生的是互促水解反应：2Fe³⁺+3CO₃^2-+3H₂O═2Fe（OH）₃↓+3CO₂↑，则B为Na₂CO₃，A为Ba（OH）₂．C中含有Fe³⁺，当C与A的溶液混合时产生沉淀，向该沉淀中滴入过量稀HNO₃，沉淀部分溶解，最后留有白色沉淀不再溶解，说明生成BaSO₄沉淀，则C为Fe₂（SO₄）₃，SO₃^2-、SiO₃^2-与Fe³⁺不能共存，CH₃COO^-不可能生成钡盐沉淀，则X只能为SO₄^2-，
故答案为：B；
②A为Ba（OH）₂，所以A中阴阳离子个数之比为：2：1，故答案为：2：1；
③将Cu投入D溶液中，Cu不溶解；再滴加稀H₂SO₄，Cu逐渐溶解，管口附近有红棕色气体出现，该气体为NO₂，说明D中含有NO₃^-；D中含有NO₃^-，则E中含有Cl^-，剩余Al³⁺、Mg²⁺，Al（OH）₃能溶于过量Ba（OH）₂溶液，检验方案为：取少量D的溶液与试管中，逐渐进入Ba（OH）₂溶液至过量，先出现白色沉淀后溶解，则D中含有Al³⁺，若生成的白色沉淀不溶解，则D中含有Mg²⁺，
故答案为：取少量D溶液于试管中，逐滴加入Ba（OH）₂溶液直至过量，若先出现白色沉淀后又逐渐溶解，则D中含有Al³⁺，E中含有Mg²⁺；
（3）根据以上推断可知D中含有NO₃^-，已知将19.2gCu投入装有足量D溶液的试管中，Cu不溶解；再滴加稀H₂SO₄，Cu逐渐溶解，发生的反应为3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O
则n（Cu）=mM=

19.2g

64g/mol

=0.3mol，
有方程可知

3

8

=

0.3mol

n(H+)

，
所以n（H⁺）=0.8mol，
所以n（H₂SO₄）=12n（H⁺）=0.4mol，
故答案为：NO₃^-；3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；0.4mol．

点评：本题考查离子推断、实验方案设计等，是对所学知识的综合考查，题目难度较大，综合度较高，旨在考查学生的推断能力与方案设计能力，注意根据反应现象进行推断．