Question

一瓶澄清透明的溶液，可能含有下列离子中的几种：和Cl^-．对此溶液进行如下实验：
①将原溶液滴到蓝色石蕊试纸上，试纸呈红色．②将少量原溶液浓缩后再加入铜片和浓硫酸共热，有红棕色气体生成．③取少量原溶液，加入用硝酸酸化的氯化钡溶液，产生白色沉淀．④另将③中的沉淀过滤出来，向滤液中加入硝酸银溶液，生成白色沉淀．⑤取少量原溶液，逐滴加入氢氧化钠溶液至过量，先看到生成沉淀，随之该沉淀部分溶解，并呈红褐色．
根据上述实验现象推断：
（1）溶液中肯定存在的离子有______．
（2）溶液中肯定不存在的离子有______．
（3）溶液中不能确定是否存在的离子有______．
（4）对上述实验操作如何改进，才能确定（3）中的离子是否存在：______．

Answer 1

解：①溶液滴在蓝色石蕊试纸上，试纸呈红色，说明溶液呈酸性，则一定不会存在HCO₃^-；
②取部分溶液浓缩后加入铜片和浓硫酸共热，有红棕色气体生成，该气体为NO₂，说明溶液中含有NO₃^-，在酸性条件下具有氧化性，则具有还原性的Fe²⁺不存在；
③取少量溶液，加入硝酸酸化的氯化钡溶液，产生白色沉淀，该沉淀只能是BaSO₄，说明溶液中含有SO₄^2-，则一定不存在Ba²⁺；
④将③中的沉淀滤出，滤液中加入硝酸银溶液，生成白色沉淀，该沉淀是AgCl，因在（3）操作中加入氯化钡，不能证明原溶液中含有C1^-；
⑤另取部分溶液，逐滴加入稀NaOH溶液，使溶液从酸性逐渐转变为碱性，在滴加过程先看到生成沉淀，随之沉淀部分溶解，并呈红褐色，说明原溶液中含有Fe³⁺、Al³⁺；
由于该实验没有涉及到 NH₄⁺离子的性质，则不能证明NH₄⁺离子是否存在，所以原溶液中肯定存在的离子有Fe³⁺、NO₃^-、Al³⁺、SO₄^2-，肯定不存在的离子有 HCO₃^-、Ba²⁺、Fe²⁺，不能确定的离子有NH₄⁺、C1^-，
（1）由上述分析可知，原溶液中肯定存在的离子有Fe³⁺、NO₃^-、Al³⁺、SO₄^2-，故答案为：Fe³⁺、NO₃^-、Al³⁺、SO₄^2-；
（2）由上述分析可知，溶液中肯定不存在的离子有 HCO₃^-、Ba²⁺、Fe²⁺，故答案为：HCO₃^-、Ba²⁺、Fe²⁺；
（3）溶液中不能确定是否存在的离子有NH₄⁺、C1^-，故答案为：NH₄⁺、C1^-；
（4）把操作③中的氯化钡溶液换成硝酸钡溶液，再进行操作④，可以确定C1^-存在；对操作⑤中的溶液加热，把湿润的红色石蕊试纸放在试管口，看试纸是否变蓝，即可确定有无NH₄⁺，
故答案为：把操作③中的氯化钡溶液换成硝酸钡溶液，再进行操作④，可以确定C1^-存在；对操作⑤中的溶液加热，把湿润的红色石蕊试纸放在试管口，看试纸是否变蓝，即可确定有无NH₄⁺．
分析：①将溶液滴在蓝色石蕊试纸上，试纸呈红色，说明溶液呈酸性，与氢离子反应的离子不能存；
②取部分溶液浓缩后加入铜片和浓硫酸共热，有红棕色气体生成，该气体为NO₂，溶液中含有NO₃^-，在酸性条件下具有氧化性，则具有还原性的离子不能存在；
③取少量溶液，加入硝酸酸化的氯化钡溶液，产生白色沉淀，该沉淀只能是BaSO₄；
④将③中的沉淀滤出，滤液中加入硝酸银溶液，生成白色沉淀，该沉淀是AgCl，③中加氯化钡溶液，引入C1^-，但不能证明原溶液含有C1^-；
⑤另取部分溶液，逐滴加入稀NaOH溶液，使溶液从酸性逐渐转变为碱性，在滴加过程先看到生成沉淀，随之沉淀部分溶解，并呈红褐色，说明原溶液中含有Fe³⁺、Al³⁺．
点评：本题考查离子的检验、实验方案设计等，题目难度中等，注意把握常见离子的检验方法与属于现象，旨在考查学生的推断能力与实验放设计能力．