Question

17．某无色透明溶液，由K⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Ba²⁺、Fe³⁺、NO₃^-、SO₄^2-、HCO₃^-、Cl^-中的若干种组成，取该溶液进行如下实验：
①取少量该溶液，加入几滴石蕊试液，溶液变红色；
②取少量该溶液加热浓缩，加入铜片和浓硫酸，加热，有无色气体生成，该气体遇空气变成红棕色；
③取少量该溶液，加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成；
④取③中的上层清液，加入AgNO₃溶液，有白色沉淀生成且不溶于稀HNO₃；
⑤取少量该溶液，加NaOH溶液，有白色沉淀生成；NaOH过量时，沉淀部分溶解；
⑥取该溶液进行焰色反应，火焰呈浅紫色．
根据上述实验回答下列问题：
（1）溶液中一定不存在的离子有Ba²⁺、Fe³⁺、HCO₃^-；
（2）一定存在的离子有K⁺、Mg²⁺、Al³⁺、NO₃^-、SO₄^2-；
（3）有无不能确定的离子有（答有或无）．若无，下面不必作答；若有，设计简单实验进一步确定上述离子．（要点：试剂、步骤、现象、结论）取少量原溶液，加入过量硝酸钡溶液，取少量反应后的上层清液，加入硝酸酸化的AgNO₃溶液，有白色沉淀生成，说明原溶液中含有氯离子，若没有白色沉淀生成，则说明原溶液中不存在氯离子．

Answer 1

分析 无色溶液中不存在有色的离子Fe³⁺；
①取少量该溶液，加入几滴石蕊试液，溶液变红色，说明该溶液呈酸性，则溶液中不存在HCO₃^-，应该存在弱酸根离子Mg²⁺、Al³⁺；
②取少量该溶液加热浓缩，加入铜片和浓硫酸，加热，有无色气体生成，该气体遇空气变成红棕色，无色气体为NO，说明原溶液中存在NO₃^-；
③取少量该溶液，加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，该沉淀为硫酸钡，则原溶液中含有SO₄^2-，结合离子共存可知一定不存在Ba²⁺；
④取③中的上层清液，加入AgNO₃溶液，有白色沉淀生成且不溶于稀HNO₃，由于③中加入了氯化钡溶液，则不能确定原溶液中是否含有Cl^-；
⑤取少量该溶液，加NaOH溶液，有白色沉淀生成；NaOH过量时，沉淀部分溶解，说明原溶液中一定存在Mg²⁺、Al³⁺；
⑥取该溶液进行焰色反应，火焰呈浅紫色，说明一定存在K⁺，据此进行解答．

解答 解：无色溶液中不存在有色的离子Fe³⁺；
①取少量该溶液，加入几滴石蕊试液，溶液变红色，说明该溶液呈酸性，则溶液中不存在HCO₃^-，应该存在弱酸根离子Mg²⁺、Al³⁺；
②取少量该溶液加热浓缩，加入铜片和浓硫酸，加热，有无色气体生成，该气体遇空气变成红棕色，无色气体为NO，说明原溶液中存在NO₃^-；
③取少量该溶液，加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，该沉淀为硫酸钡，则原溶液中含有SO₄^2-，结合离子共存可知一定不存在Ba²⁺；
④取③中的上层清液，加入AgNO₃溶液，有白色沉淀生成且不溶于稀HNO₃，由于③中加入了氯化钡溶液，则不能确定原溶液中是否含有Cl^-；
⑤取少量该溶液，加NaOH溶液，有白色沉淀生成；NaOH过量时，沉淀部分溶解，说明原溶液中一定存在Mg²⁺、Al³⁺；
⑥取该溶液进行焰色反应，火焰呈浅紫色，说明一定存在K⁺，
（1）根据分析可知，原溶液中一定不存在的离子为：Ba²⁺、Fe³⁺、HCO₃^-，
故答案为：Ba²⁺、Fe³⁺、HCO₃^-；
（2）结合分析可知，溶液中一定存在的离子为：K⁺、Mg²⁺、Al³⁺、NO₃^-、SO₄^2-，
故答案为：K⁺、Mg²⁺、Al³⁺、NO₃^-、SO₄^2-；
（3）根据题干信息无法判断是否存在Cl^-，证明氯离子存在情况的实验操作方法为：取少量原溶液，加入过量硝酸钡溶液，取少量反应后的上层清液，加入硝酸酸化的AgNO₃溶液，有白色沉淀生成，说明原溶液中含有氯离子，若没有白色沉淀生成，则说明原溶液中不存在氯离子，
故答案为：有；取少量原溶液，加入过量硝酸钡溶液，取少量反应后的上层清液，加入硝酸酸化的AgNO₃溶液，有白色沉淀生成，说明原溶液中含有氯离子，若没有白色沉淀生成，则说明原溶液中不存在氯离子．

点评 本题考查常见离子的性质及检验方法，侧重常见离子的检验和鉴别，是高考中的常见题型，综合性强，有利于培养学生的逻辑推理能力和实验设计能力，掌握元素化合物性质是关键，注意掌握常见离子的检验，难度中等．