Question

11．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^-、CO${\;}_{3}^{2-}$、X中的一种．
（1）某同学通过分析，认为无需检验就可判断必有的两种物质是Na₂CO₃、Ba（OH）₂
（2）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的溶液混合时产生棕灰色沉淀，向该沉淀中滴入稀HNO₃，沉淀部分溶解，最后留有白色沉淀不再溶解．则：
①X为B； A．SO₃^2-　　B．SO₄^2-C．CH₃COO^-　　D．SiO₃^2-
②A中的化学键类型为离子键、共价键；
③将0.02mol的A与0.01mol的C同时溶解在足量的蒸馏水中，充分反应后，最终所得沉淀的质量为6.1g（精确到0.1g）；
④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E中含有Mg²⁺；
（3）将Cu投入到装有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，则该反应的离子方程式为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）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，碳酸根离子只有和钠离子结合物质为可溶性物质，所以一定含有Na₂CO₃；因为它们所含阴阳离子互不相同，所以氢氧根离子只有和钡离子结合生成的物质具有可溶性，所以一定含有Ba（OH）₂； 
（2）①C与B的溶液混合时，产生红褐色沉淀和无色无味气体，沉淀为氢氧化铁、气体为二氧化碳；C与A的溶液混合时产生混合物沉淀，向该沉淀中滴入稀盐酸，沉淀部分溶解，最后留有白色沉淀不再溶解，则B为Na₂CO₃，A为Ba（OH）₂，C为硫酸铁，另两种物质为氯化铝、硝酸镁或氯化镁、硝酸铝；
②A为氢氧化钡，根据氢氧化钡的化学式判断含有的化学键类型；
③已知C为Fe₂（SO₄）₃，A为Ba（OH）₂，将0.02molA与0.01molC同时溶解在足量的蒸馏水中，反应生成碳酸钡沉淀和氢氧化铁沉淀，根据反应方程中的关系求出沉淀的量；
④D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）酸性条件下，硝酸根离子和铜发生氧化还原反应而导致Cu溶解．

解答 解：（1）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，碳酸根离子只有和钠离子结合物质为可溶性物质，所以一定含有Na₂CO₃；因为它们所含阴阳离子互不相同，所以氢氧根离子只有和钡离子结合生成的物质具有可溶性，所以一定含有Ba（OH）₂，所以无需检验就可判断必有的两种物质是Na₂CO₃、Ba（OH）₂，
故答案为：Na₂CO₃；Ba（OH）₂；
（2）①根据C与B的溶液混合时，产生红褐色沉淀和无色无味气体，可知沉淀为氢氧化铁、气体为二氧化碳，则B为Na₂CO₃，A为Ba（OH）₂；C与A的溶液混合时产生混合物沉淀，向该沉淀中滴入稀盐酸，沉淀部分溶解，最后留有白色沉淀不再溶解，则C为硫酸铁，另两种物质为氯化铝、硝酸镁或氯化镁、硝酸铝，因C为Fe₂（SO₄）₃，则阴离子有SO₄^2-，则X为SO₄^2-，
故选B；
②根据以上分析可知A为氢氧化钡，氢氧化钡中的氢氧根中含H-O共价键，钡离子与氢氧根离子之间形成了离子键，所以氢氧化钡中的化学键为离子键和共价键，
故答案为：离子键、共价键；
③已知C为Fe₂（SO₄）₃，A为Ba（OH）₂，将0.02molA与0.01molC同时溶解在足量的蒸馏水中，反应生成碳酸钡沉淀和氢氧化铁沉淀，Fe₂（SO₄）₃+3Ba（OH）₂═2Fe（OH）₃↓+3BaSO₄↓，根据方程式可知，硫酸铁过量，按照Ba（OH）₂计算，
则n（BaSO₄）=0.02mol，n（Fe（OH）₃）=$\frac{2}{3}$×0.02mol，
所以沉淀的质量为m（BaSO₄）+m（Fe（OH）₃）=0.02mol×233g/mol+$\frac{2}{3}$×0.02mol×107g/mol=6.1g，
故答案为：6.1g；
④D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E中含有Mg²⁺，
故答案为：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E中含有Mg²⁺；
（3）D为硝酸盐，加入稀硫酸后，相当于含有硝酸，硝酸和Cu发生氧化还原反应生成铜离子和NO，离子方程式为3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，故答案为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O．

点评 本题考查物质检验实验方案设计，为高频考点，明确常见物质的性质、物质的溶解性、物质物质的量关系是解本题关键，注意离子检验方法及现象，易错点是（3）题，铜和稀硫酸不反应，但酸性条件下铜和硝酸根离子发生氧化还原反应，题目难度不大．