Question

有一无色透明溶液，欲确定是否含有下列离子：K⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Fe²⁺、Ba²⁺、Cl^-、I^-、NO₃^-、SO₄^2-、HCO₃^-，取该溶液进行如下实验：

实验步骤	实验现象
（1）取少量该溶液，加几滴甲基橙	溶液变红色
（2）取少量该溶液加热浓缩，加Cu片和稀硫酸，加热	有无色气体产生，气体遇空气变成红棕色
（3）取少量该溶液，加入足量 Ba（NO3）2溶液	有白色沉淀生成
（4）取（3）中上层清液，加AgNO3 溶液	有稳定的白色沉淀生成，且不溶于稀硝酸
（5）取少量该溶液，加NaOH溶液	有白色沉淀生成，当NaOH过量时沉淀部分溶解

由此判断：
（1）溶液中肯定存在的离子是______，溶液中肯定不存在的离子是______．
（2）为了进一步确定其它离子，应该补充的实验及应欲检验离子的名称（如为溶液反应，说明使用试剂的名称．不必写详细操作步骤）______
（3）写出步骤（5）再当NaOH过量时沉淀部分溶解的离子反应方程式______．

Answer 1

解：因是一无色透明溶液，则不含有Fe²⁺，
由（1）取少量该溶液，加几滴甲基橙，溶液显红色，说明溶液显示酸性，所以HCO₃^-不存在；
由（2）取少量该溶液加热浓缩，加Cu片和浓硫酸，加热有无色气体产生，气体（NO）遇空气可以变成红棕色（二氧化氮），说明溶液中含有NO₃^-，则一定不含有I^-；
由（3）取少量该溶液，加BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，则含有SO₄^2-；
由（4）取（3）中的上层清夜，加AgNO₃，有稳定的白色沉淀生成，且不溶于稀硝酸，则含有Cl^--，所以原离子中含有Cl^-；
由（5）取少量该溶液，加入NaOH溶液有白色沉淀生成，当NaOH过量时，沉淀部分溶解，则含有铝离子、镁离子．
（1）综上可知，溶液中一定存在的离子是NO₃^-、SO₄^2- Mg²⁺、Al³⁺、Cl^-，溶液中肯定不存在的离子是I^-、Ba²⁺、Fe²⁺、HCO₃^-，故答案为：NO₃^-、SO₄^2- Mg²⁺、Al³⁺、Cl^-；I^-、Ba²⁺、Fe²⁺、HCO₃^-；
（2）溶液中的K+在检验过程中不能判断，需要进一步实验验证，可以利用焰色反应隔着钴玻璃观察为紫色火焰；
故答案为：钾离子 焰色反应；
（3）氢氧化铝能和氢氧化钠反应，而氢氧化镁则不能，反应的实质是Al（OH）₃+OH^一═2H₂O+AlO₂^-或Al（OH）₃+OH^-=[Al（OH）₄]^-，故答案为：Al（OH）₃+OH^一═2H₂O+AlO₂^-或Al（OH）₃+OH^-=[Al（OH）₄]^-；
分析：无色溶液中，有色离子不存在，氢氧化铝是两性氧化物，能溶于强碱中，白色且不溶于硝酸的白色沉淀是氯化银或者是硫酸钡，在酸性环境下，能和氢离子反应的离子不共存，根据离子反应的现象以及离子共存的知识加以分析．因是一无色透明溶液，则不含有Fe²⁺，
由（1）取少量该溶液，加几滴甲基橙，溶液显红色，说明溶液显示酸性，所以HCO₃^-不存在；
由（2）取少量该溶液加热浓缩，加Cu片和浓硫酸，加热有无色气体产生，气体（NO）遇空气可以变成红棕色（二氧化氮），说明溶液中含有NO₃^-，则一定不含有I^-；
由（3）取少量该溶液，加BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，则含有SO₄^2-；
由（4）取（3）中的上层清夜，加AgNO₃，有稳定的白色沉淀生成，且不溶于稀硝酸，则含有Cl^--，所以原离子中含有Cl^-；
由（5）取少量该溶液，加入NaOH溶液有白色沉淀生成，当NaOH过量时，沉淀部分溶解，则含有铝离子、镁离子．
点评：本题考查离子的共存问题，明确题中信息的挖掘和应用是解答的关键，并熟悉离子不能共存的常见的原因即可解答．