Question

2．某待测溶液中可能含有SO₄^2-、SO₃^2-、CO₃^2-、HCO₃^-、NO₃^-、Cl^-、Br^-中的若干种及一种常见金属阳离子（Mⁿ⁺），现进行如图实验（每次实验所用试剂均是足量的，鉴定中某些成分可能没有给出）．

请回答下列问题：
（1）根据上述框图信息，（填化学式或离子符号）肯定存在的离子HCO₃^-，肯定没有的离子Br^-，沉淀D是BaSO₄．
（2）待测溶液中是否含有SO₃^2-、SO₄^2-D．
A．两者都有     B．有SO₃^2-，无SO₄^2-      C．无SO₃^2-、有SO₄^2-    D．两者至少有一种
若气体D遇空气变红棕色，则生成沉淀D时肯定发生的反应的离子方程式为3BaSO₃+2H⁺+2NO₃^-═2NO↑+3BaSO₄↓+H₂O，形成沉淀B时反应的离子方程式为HCO₃^-+Ba²⁺+OH^-═BaCO₃↓+H₂O．
（3）若Mⁿ⁺为常见金属阳离子且原子序数不大于20，则要确定它具体是何种离子的方法做焰色反应实验，若透过蓝色钴玻璃片观察到紫色火焰，说明是K⁺，若不透过蓝色钴玻璃片观察到黄色火焰，则说明是Na⁺．

Answer 1

分析 由沉淀A与稀硝酸反应仍得到白色沉淀知白色沉淀D为BaSO₄，故溶液中SO₄^2-、SO₃^2-至少有一种；由每次实验所用试剂均足量知溶液A中含有Ba²⁺，在加入碱后能得到白色沉淀B，则原待测溶液中一定含有HCO₃^-；溶液B中加入足量的氯水后仍得到无色溶液，说明原待测液中无Br^-，不能确定是否有NO₃^-、CO₃^2-、Cl^-；
若气体D遇空气变红色时，表明D中肯定有NO，沉淀A中肯定有BaSO₃；
原子序数不大于20的金属阳离子有Li⁺、Be²⁺、Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺、K⁺、Ca²⁺，Al³⁺与HCO，SO₄^2-、SO₃^2-与Ca²⁺不能大量共存，故金属阳离子不可能是Al³⁺或Ca²⁺，由待测溶液与浓NaOH溶液混合后无明显变化知溶液中没有Mg²⁺，结合Mⁿ⁺为常见离子且原子序数不大于20知，Mⁿ⁺只能是Na⁺或K⁺，可通过焰色实验来确定是钾还是钠，以此解答该题．

解答 解：由沉淀A与稀硝酸反应仍得到白色沉淀知白色沉淀D为BaSO₄，故溶液中SO₄^2-、SO₃^2-至少有一种；由每次实验所用试剂均足量知溶液A中含有Ba²⁺，在加入碱后能得到白色沉淀B，则原待测溶液中一定含有HCO₃^-；溶液B中加入足量的氯水后仍得到无色溶液，说明原待测液中无Br^-，不能确定是否有NO₃^-、CO₃^2-、Cl^-；
若气体D遇空气变红色时，表明D中肯定有NO，沉淀A中肯定有BaSO₃；
原子序数不大于20的金属阳离子有Li⁺、Be²⁺、Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺、K⁺、Ca²⁺，Al³⁺与HCO，SO₄^2-、SO₃^2-与Ca²⁺不能大量共存，故金属阳离子不可能是Al³⁺或Ca²⁺，由待测溶液与浓NaOH溶液混合后无明显变化知溶液中没有Mg²⁺，结合Mⁿ⁺为常见离子且原子序数不大于20知，Mⁿ⁺只能是Na⁺或K⁺，可通过焰色实验来确定是钾还是钠，
（1）根据以上分析可知，原待测溶液中一定含有HCO₃^-；一定没有无Br^-；沉淀D为：BaSO₄，
故答案为：HCO₃^-；Br^-；BaSO₄；
（2）因为待测液加入BaCl₂溶液和稀HNO₃生成了BaSO₄沉淀，BaSO₄的生成可能来自SO₄^2-或SO₃^2-中的一种或两种；
若气体D遇空气变红色时，表明D中肯定有NO，沉淀A中肯定有BaSO₃，生成沉淀D的离子方程式为：3BaSO₃+2H⁺+2NO₃^-═2NO↑+3BaSO₄↓+H₂O，
沉淀B为碳酸钡，反应的离子方程式为：HCO₃^-+Ba²⁺+OH^-═BaCO₃↓+H₂O，
故答案为：D；3BaSO₃+2H⁺+2NO₃^-═2NO↑+3BaSO₄↓+H₂O；HCO₃^-+Ba²⁺+OH^-═BaCO₃↓+H₂O；
（3）原子序数不大于20的金属阳离子有Li⁺、Be²⁺、Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺、K⁺、Ca²⁺，Al³⁺与HCO，SO₄^2-、SO₃^2-与Ca²⁺不能大量共存，故金属阳离子不可能是Al³⁺或Ca²⁺，由待测溶液与浓NaOH溶液混合后无明显变化知溶液中没有Mg²⁺，结合Mⁿ⁺为常见离子且原子序数不大于20知Mⁿ⁺只能是Na⁺或K⁺，可通过焰色实验来确定是钾还是钠，方法是：做焰色反应实验，若透过蓝色钴玻璃片观察到紫色火焰，说明是钾；若不透过蓝色钴玻璃片观察到黄色火焰，则说明是钠，
故答案为：做焰色反应实验，若透过蓝色钴玻璃片观察到紫色火焰，说明是K⁺，若不透过蓝色钴玻璃片观察到黄色火焰，则说明是Na⁺．

点评 本题考查元素化合物的特性和反应，用框图设问可以考查学生正向思维、逆向思维、发散和收敛思维，能根据题眼正确判断化合物是解本题的关键，注意所加BaCl₂、H₂SO₄、HNO₃、NaOH均过量，硝酸能把亚硫酸钡氧化成硫酸钡．