Question

14．同学们利用“硫酸、硝酸钡、氢氧化钠、碳酸钾”四种物质的溶液进行探究学习，完成下列各问：
【实验探究】A、B、C、D四组同学分别进行了图1实验：

写出下列的两个方程式：
?A中的反应2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O
?B中的反应K₂CO₃+H₂SO₄═K₂SO₄+H₂O+CO₂↑
【挖掘实质】图2是A组反应的微观过程示意图该化学反应的实质可以表示为H⁺+OH^-=H₂O，完成试验后，四组同学将废液倒入同一个烧杯中，再将废液过滤，得到无色溶液和白色沉淀，向无色溶液中滴加紫色石蕊试剂，变为红色．
（1）溶液中的白色沉淀一定是硫酸钡，理由是无色溶液滴加紫色石蕊试剂，变为红色，说明得到无色溶液为酸性，酸过量，亦说明白色沉淀不能溶于酸
（2）废液中一定不含有的离子是OH^-和CO₃^2-
（3）为了验证该溶液中可能含有的离子是否存在，我设计如下实验进行验证

溶液中可能含有的离子	实验步骤	实验现象	实验结论
?①可能含有Ba2+	②取滤液滴加硫酸钠溶液	现象明显	含有该离子

Answer 1

分析 【实验探究】（1）①根据氢氧化钠和硫酸反应生成硫酸钠和水进行分析；
②根据硫酸能与碳酸钾反应生成硫酸钾、水和二氧化碳进行分析；
【挖掘实质】根据中和反应的实质是氢离子和氢氧根离子反应生成水进行分析；
【实践运用】（1）根据无色溶液滴加紫色石蕊试剂，变为红色，说明得到无色溶液为酸性，亦说明白色沉淀不能溶于酸；
（2）根据氢离子与氢氧根离子和碳酸根离子不能共存；
（3）通过上述探究发现，在溶液中H⁺和OH^-不能大量共存，我还发现在溶液中Ba²⁺和SO₄^2-也不能大量共存；利用上述四种物质的溶液完成实验后，将所得物质混合并过滤，得到一种无色溶液．经测定，该溶液显酸性．则在该溶液中一定含有的离子是H⁺、Na⁺、K⁺和NO₃^-．

解答 解：【实验探究】（1）①A中的反应氢氧化钠和硫酸反应生成硫酸钠和水，化学方程式为：2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O；
②B中的稀硫酸能与碳酸钾反应生成硫酸钾、水和二氧化碳，化学方程式为：K₂CO₃+H₂SO₄═K₂SO₄+H₂O+CO₂↑；
【挖掘实质】中和反应的实质是氢离子和氢氧根离子反应生成水，表示为：H⁺+OH^-=H₂O；
【实践运用】（1）无色溶液滴加紫色石蕊试剂，变为红色，说明得到无色溶液为酸性，酸过量，亦说明白色沉淀不能溶于酸，由“硫酸、硝酸铵、氢氧化钠、碳酸钾”四种物质看，沉淀一定是硫酸钡，
（2）由于无色溶液滴加紫色石蕊试剂，变为红色，说明得到无色溶液为酸性，酸过量，则溶液中一定不能含有氢氧根离子和碳酸根离子；
（3）通过上述探究发现，在溶液中H⁺和OH^-不能大量共存，我还发现在溶液中Ba²⁺和SO₄^2-也不能大量共存；利用上述四种物质的溶液完成实验后，将所得物质混合并过滤，得到一种无色溶液．经测定，该溶液显酸性．则在该溶液中一定含有的离子是H⁺、Na⁺、K⁺和NO₃^-

溶液中可能含有的离子	设计实验验证（实验步骤、现象及对应的结论）
可能性一：Ba2+	取上述溶液少量于试管中，加入少量硫酸钠溶液．若出现白色沉淀，则说明上述溶液中含有Ba2+；若没有出现白色沉淀，则说明上述溶液中不含有Ba2+．
可能性二：SO42-	取上述溶液少量于试管中，加入少量硝酸钡溶液．若出现白色沉淀，则说明上述溶液中含有SO42-；若没有出现白色沉淀，则说明上述溶液中不含有SO42-．

故答案为：【实验探究】（1）①2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O；
②K₂CO₃+H₂SO₄═K₂SO₄+H₂O+CO₂↑；
【挖掘实质】H⁺+OH^-=H₂O；
【实践运用】（1）硫酸钡；无色溶液滴加紫色石蕊试剂，变为红色，说明得到无色溶液为酸性，酸过量，亦说明白色沉淀不能溶于酸；
（2）OH^-和CO₃^2-；
（3）

溶液中可能含有离子	实验步骤	实验现象	实验结论
①可能含有Ba2+	②取滤液滴加硫酸钠溶液	现象明显	含有该离子

点评 本题考查复分解反应及其反应条件．是化学中四大基本反应类型之一．它的概念是两种化合物互相交换成分，生成两种新的化合物的反应．沉淀、气体、水是复分解反应发生的条件．