Question

15．现有五种可溶性物质A、B、C、D、E，它们所含的阴、阳离子互不相同，分别含有五种阳离子Na⁺、Al³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺和五种阴离子Cl^-、OH^-、NO₃^-、CO₃^2-、X中的一种．
（1）某同学通过分析比较，认为无需检验就可判断其中必有的两种物质是Na₂CO₃和Ba（OH）₂．（填化学式）
（2）为了确定X，现将（1）中的两种物质记为A和B，当C与B的溶液混合时，产生红褐色沉淀和无色无味气体；当C与A的溶液混合时产生棕色沉淀，向该沉淀中滴入稀硝酸，沉淀部分溶解，最后留有白色沉淀不再溶解．则：①X为B．
A．SO₃^2-    B．SO₄^2-C．CH₃COO^-     D．SiO₃^2-
②现需要200mL 0.1mol/L的A溶液，需用托盘天平称取A固体的质量为3.4g，配制溶液时，所需要的玻璃仪器除玻璃棒、烧杯外，还需要250mL容量瓶、胶头滴管．
③利用上述已经确定的物质，可以检验出D、E中的阳离子．请简述实验操作步骤、现象及结论分别取适量的D、E溶液于两支试管中，分别滴加过量的Ba（OH）₂溶液，产生白色沉淀的含有Mg²⁺，产生白色沉淀后又溶解的含有Al³⁺．
（3）将Cu投入到装有D溶液的试管中，Cu不溶解；再滴加稀硫酸，Cu逐渐溶解，管口附近有红棕色气体出现．则物质D一定含有上述离子中的NO₃^-（填相应的离子符号）．

Answer 1

分析 因阳离子中Al³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺均不能与CO₃^2-共存，所以CO₃^2-只能与Na⁺结合成Na₂CO₃存在，又因Al³⁺、Mg²⁺、Fe³⁺均不能与OH^-共存，所以OH^-只能与Ba²⁺结合成Ba（OH）₂存在，由（2）可知，当C与B的溶液混合时，产生红褐色沉淀和无色无味气体，很明显是Fe³⁺与CO₃^2-发生双水解的现象，不难得出B为Na₂CO₃，A为Ba（OH）₂，C中有Fe³⁺，又因C与A反应产生的白色沉淀不溶于稀HNO₃，则C为Fe₂（SO₄）₃，结合对应物质的性质以及题目要求可解答该题．

解答 解：（1）因阳离子中Al³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺均不能与CO₃^2-共存，所以CO₃^2-只能与Na⁺结合成Na₂CO₃存在，又因Al³⁺、Mg²⁺、Fe³⁺均不能与OH^-共存，所以OH^-只能与Ba²⁺结合成Ba（OH）₂存在，则必有Na₂CO₃、Ba（OH）₂，
故答案为：Na₂CO₃；Ba（OH）₂；
（2）①当C与B的溶液混合时，产生红褐色沉淀和无色无味气体，很明显是Fe³⁺与CO₃^2-发生双水解的现象，不难得出B为Na₂CO₃，A为Ba（OH）₂，C中有Fe³⁺，又因C与A反应产生的白色沉淀不溶于稀HNO₃，则C为Fe₂（SO₄）₃，
故答案为：B；
②现需要200mL 0.1mol/L的A溶液，A为Ba（OH）₂ ，溶液中氢氧化钡的质量=0.200L×0.1mol/L×171g/mol=3.42g，托盘天平的精确度为0.1g，需用托盘天平称取A固体的质量为3.4g，配制溶液时，所需要的玻璃仪器除玻璃棒、烧杯外，还需要200ml的容量瓶，定容需要的胶头滴管，
故答案为：3.4；250mL容量瓶、胶头滴管；
③D，E中的阳离子为Al³⁺、Mg²⁺，检验Al³⁺，可逐渐加入Ba（OH）₂溶液直至过量，若先出现白色沉淀后又逐渐溶解，往D、E的溶液中逐渐加入Ba（OH）₂溶液直至过量，若先出现白色沉淀后又逐渐溶解，则D中含有Al³⁺，若出现白色沉淀则说明E中含有Mg²，
故答案为：分别取适量的D、E溶液于两支试管中，分别滴加过量的Ba（OH）₂溶液，产生白色沉淀的含有Mg²⁺，产生白色沉淀后又溶解的含有Al³⁺；
（3）将Cu投入到装有D溶液的试管中，Cu不溶解；再滴加稀H₂SO₄，Cu逐渐溶解，管口附近有红棕色气体出现，说明D中含有的阴离子应具有强氧化性，应为NO₃^-，反应的离子方程式为3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案为：NO₃^-．

点评 本题考查离子的共存，明确常见物质的溶解性来判断必须存在的物质是解答本题的关键，运用假设法和排除法进行筛选，即可判断出几种离子的组合，注意掌握离子性质和反应现象的分析判断，本题难度较大，考查学生的综合运用知识的能力．