Question

实验探究和推理都是科学研究的基本方法，请你对以下实验进行探究和推理
Ⅰ、有一瓶澄清的溶液，其中可能含有H⁺、NH₄⁺、K⁺、Na⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-、CO₃^2-、Cl^-和I^-．取该溶液进行了以下实验：
（1）用pH试纸检验，表明溶液呈强酸性；
（2）取部分溶液，加入CCl₄及数滴氯水，经振荡后CCl₄层呈紫红色；
（3）另取部分溶液，加入稀NaOH 溶液使其变为碱性，溶液中无沉淀生成；
（4）取部分上述碱性溶液，加Na₂CO₃溶液有白色沉淀生成；
（5）将（3）得到的碱性溶液加热，有气体放出，该气体能使润湿的红色石蕊试纸变蓝；根据上述实验事实，你可知道该溶液中肯定含有的离子是①

H⁺、NH₄⁺、Ba²⁺、I^-

；肯定不存在的离子是②

Mg²⁺、Fe³⁺、SO₃^2-、CO₃^2-

；还不能确定是否存在的离子是③

K⁺、Na⁺、Cl^-

．
Ⅱ、兴趣小组通过实验探究溶解铜的方法和本质．
（1）在热水浴中进行3个实验，部分实验报告如下表所示．

序号

实验操作

实验现象

I

稀硫酸中加入铜片

无明显变化

II

硝酸钠溶液中加入铜片

无明显变化

III

稀硫酸中加入硝酸钠溶液

无明显变化

再加入铜片

有无色气泡；溶液变蓝

①实验I、II的目的是

证明Cu不与H⁺、NO₃^-单独反应

．
②实验III中反应的本质是（用离子方程式表示）

3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O

．

Answer 1

分析：I、有一瓶澄清的溶液，其中可能含有H⁺、NH₄⁺、K⁺，Na⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-、CO₃^2-、Cl^-和I^-．取该溶液进行以下实验：
（1）用pH试纸检验，表明溶液为强酸性，含有H⁺；排除CO₃^2-的存在；
（2）另取部分原溶液，加入CCl₄及数滴氯水，经振荡后CCl₄层呈紫红色．说明含有I^-．
（3）另取部分溶液，加入稀NaOH溶液使其变成碱性，溶液中无沉淀生成；证明一定不存在Mg²⁺、Fe³⁺；
（4）取部分上述碱性溶液，加入Na₂CO₃溶液有白色沉淀生成；证明Ba²⁺存在；一定不含SO₄^2-；
（5）将（3）得到的碱性溶液加热，有气体放出，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝；说明含有NH₄⁺离子；
II、①实验Ⅰ是中的铜不与稀硫酸反应，实验Ⅱ验证铜和硝酸根离子不能反应；
②稀硫酸中加入硝酸钠溶液中，形成了稀硝酸，再加入铜片被稀硝酸氧化生成硝酸铜、一氧化氮和水．

解答：解：I、有一瓶澄清的溶液，其中可能含有NH₄⁺、K⁺，Na⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-、CO₃^2-、Cl^-和I^-．取该溶液进行以下实验：
（1）用pH试纸检验，表明溶液为强酸性；排除CO₃^2-的存在；
（2）碘离子能和氯水反应生成碘单质，碘在四氯化碳中呈紫色，通过实验现象判断，溶液中含有I^-；
（3）镁离子、铁离子都和氢氧化钠反应生成沉淀，通过实验现象判断，溶液中不存在与氢氧根离子反应生成沉淀的Mg²⁺、Fe³⁺；
（4）钡离子和碳酸钠反应生成白色沉淀，通过实验现象判断，溶液中有与Na₂CO₃溶液反应生成白色沉淀的Ba²⁺，如果有Ba²⁺离子，溶液中就没有SO₄^2-；
（5）铵根离子在加热条件下与氢氧化钠反应生成能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的氨气，这是铵根离子的特征反应；通过实验现象判断，溶液中有NH₄⁺；
通过以上现象不能判断溶液中是否含有K⁺、Na⁺、Cl^-；一定含有的离子为H⁺、NH₄⁺、Ba²⁺、I^-；一定不含有Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-、CO₃^2-；
故答案为：①H⁺、NH₄⁺、Ba²⁺、I^-；②Mg²⁺、Fe³⁺、SO₃^2-、CO₃^2-；③K⁺、Na⁺、Cl^-；
II、①实验Ⅰ是证明铜不与稀硫酸反应，实验Ⅱ是验证铜和硝酸根离子不能反应，
故答案为：证明Cu不与H⁺、NO₃^-单独反应；
②稀硫酸中加入硝酸钠溶液中，形成了稀硝酸，再加入铜片被稀硝酸氧化生成硝酸铜、一氧化氮和水，反应的离子方程式为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；

点评：本题主要考查了根据实验现象判断离子共存，硝酸与铜的反应，要掌握根据实验现象判断存在的离子，排除与该离子反应的离子，题目难度中等．