Question

实验室有一瓶标签受损的无色溶液，如下图所示．老师要求同学们进行探究：这瓶溶液到底是什么溶液？
[提出猜想]提示：这瓶无色溶液只能是下列四种溶液中的一种：
①硫酸镁溶液、②硫酸钠溶液、③硫酸铵溶液、④硫酸溶液
[查阅资料]A：常温下，相关物质的溶解度如下：

物质	MgSO4	Na2SO4	（NH4）2SO4	H2SO4
溶解度	35.1g	19.5g	75.4g	与水任意比互溶

B：（NH₄）₂SO₄的水溶液显酸性
请回答：（1）该无色溶液一定含有的离子是

SO₄^2-

；
[实验探究]（药品可自选）
（2）通过查阅资料（相关物质的溶解度表），小明同学认为猜想

②

（填序号）不成立，原因是

常温下，Na₂SO₄饱和溶液的质量分数小于20%

；
（3）为确定其它几种猜想是否正确，小明同学设计实验继续进行探究：

实验操作	实验现象	实验结论
①取该溶液少许于试管中，向其中滴加几滴 NaOH 溶液	溶液中有白色沉淀生成	猜想①成立
②用玻璃棒蘸取少许原溶液滴在pH试纸上，并跟比色卡对照	溶液pH小于7	猜想④成立

小雅同学认为小明实验操作②的结论不正确，她的理由是

（NH₄）₂SO₄的水溶液也显酸性

，
请你写出实验操作①反应的化学方程式

MgSO₄+2NaOH=Na₂SO₄+Mg（OH）₂↓

．
（答对下面（4）将奖励4分，但全卷总分不超过60分）
（4）请你设计实验方案，确认该溶液是硫酸铵溶液并完成实验报告：

实 验 操 作	实 验 现 象	实 验 结 论
取该溶液少许于试管中， 向试管中加入少量NaOH溶液并加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口	有刺激性气味的气体产生，红色石蕊试纸变蓝	猜想③成立，该反应的化学方程式为 （NH4）2SO4+2NaOH=Na2SO4+2NH3↑+2H2O

Answer 1

分析：（1）根据残余的标签分析溶液中的离子；
（2）根据溶解度与饱和溶液的质量分数的关系分析；
（3）根据氢氧化钠能与硫酸镁反应生成沉淀分析猜想①；根据pH小于7，溶液显酸性分析猜想④；
根据（NH₄）₂SO₄的水溶液显酸性分析；根据实验操作①的反应，写出反应的方程式；
（4）根据铵根离子遇到氢氧根离子产生的氨气的性质分析．

解答：解：（1）由残余的标签可知，该无色溶液一定含有的离子是SO₄^2-；
（2）根据常温下硫酸钠的溶解度为19.5g，则常温下它的饱和溶液的溶质的质量分数=

19.5g

19.5g+100g

×100%＜20.0%，因此，该溶液不可能是硫酸钠，故猜想②不成立；
（3）①硫酸镁、硫酸、硫酸铵三种物质中，只有硫酸镁能与碱溶液氢氧化钠溶液形成氢氧化镁沉淀，因此，观察到出现白色沉淀就可判断溶液为硫酸镁溶液．所以，猜想①成立；
由于硫酸溶液呈酸性，溶液的pH小于7，所以，猜想③成立；但（NH₄）₂SO₄的水溶液也显酸性，所以，小雅同学认为小明实验操作②的结论不正确的．在实验操作①中，硫酸镁和氢氧化钠反应生成了氢氧化镁沉淀和硫酸钠，反应的方程式是：MgSO₄+2 NaOH═Na₂SO₄+Mg（OH）₂↓；
（4）要确认该溶液是硫酸铵溶液，即是否含有铵根离子，由于铵根离子遇到氢氧根离子产生刺激性气味的氨气，氨气的水溶液显碱性，能够使湿润的红色石蕊试纸变成蓝色，故操作、现象、结论为：向试管中加入少量NaOH溶液并加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口；有刺激性气味的气体产生，红色石蕊试纸变蓝；（NH₄）₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2NH₃↑+2H₂O
故答案为：（1）SO₄^2-    （2）②，常温下，Na₂SO₄饱和溶液的质量分数小于20%；  （3）①NaOH，理由：（NH₄）₂SO₄的水溶液也显酸性，MgSO₄+2 NaOH=Na₂SO₄+Mg（OH）₂↓
（4）向试管中加入少量NaOH溶液并加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口
有刺激性气味的气体产生，红色石蕊试纸变蓝
（NH₄）₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2NH₃↑+2H₂O

点评：本题的综合性较强，涉及基础知识和技能较多，准确掌握饱和溶液溶质质量分数与溶解度的关系、铵根的检验、溶液酸碱性与pH关系等知识，是解答本题的关键．