Question

有一包固体粉末，可能是NaOH、Na₂SO₄、MgCl₂、CuSO₄中的一种或几种组成，为了分析固体粉末的成分，取少量该固体粉末进行实验，实验方案设计如下：

（1）固体粉末中一定有

NaOH、MgCl₂

，一定没有

CuSO₄

．
（2）若现象X为“沉淀不溶解”或“沉淀部分溶解”，结论是固体粉末中

含有Na₂SO₄

；
（3）实验步骤①和③都有相同的实验操作，该操作名称为

过滤

．
（4）简单修改上述实验方案，可取消第④步实验，修改的方法是

将氢氧化钡溶液换成氯化钡或者硝酸钡溶液

．

Answer 1

分析：本题是混合物成分的推断，由于限定的是四种物质，而其中的硫酸铜溶解于水有明显的蓝色或者反应也显示蓝色，而给定的现象中无颜色的提示，说明无硫酸铜．剩余物质之间氢氧化钠和氯化镁能够反应生成白色沉淀，根据题目的叙述可以看出一定存在这两种物质，而加入硝酸白色沉淀全部溶解也进一步证明了真的是存在能够和硝酸反应的氢氧化镁白色沉淀．而无色溶液此时可能是硫酸钠和氢氧化钠或者是氯化镁与硫酸钠，只有这两种可能性，加入氢氧化钡，生成白色沉淀，这个沉淀可能与加入钡离子有关，则原物质中含有硫酸钠；若是与镁离子有关，同样也会生成白色沉淀．而现象为“沉淀不溶解”或“沉淀部分溶解”，都是说明有硫酸钡的生成，所以原物质中有硫酸钠．
  若要取消第④部，也就是验证是否真的是硫酸钡，只需要排除氢氧化镁可能的干扰，这样只需要在加入试剂时不引入氢氧根离子即可，所以将氢氧化钡换成可溶性钡盐，如氯化钡或者硝酸钡即可．

解答：解：由于限定的是四种物质，是NaOH、Na₂SO₄、MgCl₂、CuSO₄中的一种或几种组成．
 （1）其中的硫酸铜溶解于水有明显的蓝色或者反应也显示蓝色，而给定的现象中无颜色的提示，说明无硫酸铜．剩余物质之间氢氧化钠和氯化镁能够反应生成白色沉淀，根据题目的叙述可以看出一定存在这两种物质，而加入硝酸白色沉淀全部溶解也进一步证明了真的是存在能够和硝酸反应的氢氧化镁白色沉淀．
  （2）而无色溶液此时可能是硫酸钠和氢氧化钠或者是氯化镁与硫酸钠，只有这两种可能性，加入氢氧化钡，生成白色沉淀，这个沉淀可能与加入钡离子有关，则原物质中含有硫酸钠；若是与镁离子有关，同样也会生成白色沉淀．而现象为“沉淀不溶解”或“沉淀部分溶解”，由于氢氧化镁能够和硝酸反应而溶解，这就说明有硫酸钡的生成，所以原物质中有硫酸钠．
 （3）实验①③操作都是沉淀和液体分离的，所以应该是过滤操作．
 （4）若要取消第④部，也就是验证是否真的是硫酸钡，只需要排除氢氧化镁可能的干扰，这样只需要在加入试剂时不引入氢氧根离子即可，所以将氢氧化钡换成可溶性钡盐，如氯化钡或者硝酸钡即可．
故答案为：
（1）NaOH、MgCl₂；CuSO₄．（2）含有 Na₂SO₄；（3）过滤．（4）将氢氧化钡溶液换成氯化钡或者硝酸钡溶液

点评：实验方案的最优化和改进，要注意分析给定方案中设计的原理，从原理中寻找解决或者有待完善的地方即可．