Question

6．推理在问题解决过程中常涉及到．同学们要学会从实验数据、物质已知的性质、题给信息等各种渠道收集证据，对物质的性质及其变化提出可能的假设；基于这些证据进行分析推理，最后形成科学结论．
（一） 有无色溶液，可能含有K⁺、SO₄^2-、CO₃^2-、NH₄⁺、Cl^-、Ba²⁺、Cu²⁺中的一种或几种，按以下步骤进行实验：
①取100ml溶液往其中加入足量稀硫酸，有0.224L（标况下）气体产生；
②另取100ml溶液滴加足量Ba（NO₃）₂溶液，有4.2g白色沉淀生成
③继续向②中的溶液滴加足量NaOH溶液并加热，产生刺激性气味的气体0.672L（标况下）；
根据以上事实判断：
（1）肯定存在的是CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺、K⁺；
（2）肯定不存在的是Cu²⁺，Ba²⁺；
（3）不能确定是否存在的是Cl^-．请简述证明该物质是否存在的实验方案（实验方法、现象、结论）将②所得混合物过滤，向滤液中加入硝酸酸化的硝酸银，若产生白色沉淀，证明原溶液中含有氯离子，否则不含氯离子
（二）．某学习小组设计以下四个实验探究氯水的成分，请根据表回答问题．

实验序号	实验方法	实验现象	结论
①	将氯水滴加到AgNO3溶液中	生成白色沉淀
②	将氯水滴加到紫色石蕊试液中		氯水中不仅有H+还有HClO
③	将氯水滴加到淀粉-KI试纸上	淀粉-KI试纸变蓝 （I2遇淀粉变蓝）	氯水中有Cl2
④	将足量的氯水滴加到NaHCO3溶液中	有气泡生成

（1）实验①和实验④得出的结论
①氯水中含有Cl^-，④氯水中含有H⁺．
（2）指出实验②中的“实验现象”为紫色石蕊先变红后褪色．
（3）实验③中的离子反应方程式Cl₂+2I^-=2Cl^-+I₂．

Answer 1

分析 （一）①无色溶液，说明不含Cu²⁺，加入稀硫酸产生气体，说明含有碳酸根，则溶液中不能有钡离子；
②另取100ml溶液滴加足量Ba（NO₃）₂溶液，产生白色沉淀为硫酸钡，证明溶液中含硫酸根；
③继续向②中的溶液滴加足量NaOH溶液并加热，产生刺激性气味的气体为氨气，证明溶液中含铵根，再通过定量计算，根据溶液呈电中性判断溶液中其他离子；
（二）（1）氯离子与银离子结合成氯化银白色沉淀；氢离子与碳酸氢根反应生成二氧化碳气体；
（2）氯水溶液中含有H⁺呈酸性，还含有次氯酸，具有强氧化而漂白；
（3）氯气将碘单质置换出来．

解答 解：（一）①无色溶液，说明不含Cu²⁺，加入稀硫酸产生气体，说明含有碳酸根，则溶液中不能有钡离子；
②另取100ml溶液滴加足量Ba（NO₃）₂溶液，产生白色沉淀为硫酸钡，证明溶液中含硫酸根；
③继续向②中的溶液滴加足量NaOH溶液并加热，产生刺激性气味的气体为氨气，证明溶液中含铵根；
加稀硫酸产生二氧化碳0.224L（标况下），则n（CO₃^2-）=n（CO₂）=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol；
滴加足量Ba（NO₃）₂溶液，产生4.2g硫酸钡，则n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）=$\frac{4.2g}{233g/mol}$=0.018mol；
向②中的溶液滴加足量NaOH溶液并加热，产生氨气0.672L（标况下），则n（NH₄⁺）=n（NH₃）=$\frac{0.672L}{22.4L/mol}$=0.03mol；
根据电荷守恒，已确定的阴离子所带负电荷：0.01mol×2+0.018mol×2=0.056mol，已确定的阳离子所带正电荷：0.03mol，溶液呈电中性，所以溶液中一定含有另一种阳离子钾离子，阴离子氯离子不能确定．
（1）由上述分析可知溶液中肯定存在的离子是：CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺、K⁺，故答案为：CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺、K⁺；
（2）由上述分析可知溶液中不存在的离子是：Cu²⁺，Ba²⁺，故答案为：Cu²⁺，Ba²⁺；
（3）由上述分析可知不能确定是否存在氯离子，将②所得混合物过滤，向滤液中加入硝酸酸化的硝酸银，若产生白色沉淀，证明原溶液中含有氯离子，
故答案为：Cl^-；将②所得混合物过滤，向滤液中加入硝酸酸化的硝酸银，若产生白色沉淀，证明原溶液中含有氯离子，否则不含氯离子；
（二）（1）加入硝酸银生成的是AgCl沉淀，可证明氯水中含有Cl^-；加入足量碳酸氢钠溶液，产生气体，是氢离子与碳酸氢根反应生成二氧化碳气体，证明氯水中含氢离子，故答案为：氯水中含有Cl^-；氯水中含有H⁺；
（2）氯水溶液中含有H⁺，呈酸性，紫色石蕊变红，氯水中含有含有次氯酸，具有强氧化性而漂白，则可观察到溶液褪色，
故答案为：紫色石蕊先变红后褪色；
（3）检验氯水中含有Cl₂，将氯水滴在淀粉-KI试纸上，有碘单质生成，试纸变蓝，发生离子反应：Cl₂+2I^-=2Cl^-+I₂，
故答案为：Cl₂+2I^-=2Cl^-+I₂．

点评 本题考查了常见离子的检验方法以及氯水的成分，题目难度中等，明确常见离子的性质为解答关键，注意掌握电荷守恒在离子推断中的应用方法，试题注重于学生实验能力和探究能力的考查．