Question

某溶液中可能含有CO₃^2-、SO₄^2-、HCO₃^-三种离子中的一种、两种或三种都有．为探究其组成，现取出两份相同的样品溶液于试管中，向一份中加入过量的盐酸，产生无色气泡；向另一份中滴加过量的氢氧化钡溶液，产生白色沉淀．请设计合理实验，在此实验的基础上做进一步的实验，得出实验结论．
仅限选择的仪器、用品和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、胶头滴管、量筒、集气瓶、铁架台、漏斗、滤纸、酒精灯；1mol/L硫酸、；2mol/L盐酸；2mol/L硝酸、；1mol/L氯化钡、1mol/L氢氧化钡、澄清石灰水、蒸馏水．完成下列探究过程：
（1）提出假设：
假设1：溶液中只存在CO₃^2-
假设2：

 

．
假设3：

 

．
假设4：

 

．
假设5：

 

．
假设6：溶液中存在CO₃^2-、SO₄^2-、HCO₃^-．
（2）基于假设6，设计出实验方案，将实验操作、预期的实验现象和结论填在下表中．
（可不填满，也可增加步骤）

步骤编号	实验步骤及预期现象和结论
①
②
③
④

Answer 1

考点：常见离子的检验方法

专题：实验设计题,离子反应专题

分析：（1）向一份中加入过量的盐酸，产生无色气泡，向另一份中滴加过量的氢氧化钡溶液，产生白色沉淀，说明溶液中存在CO₃^2-或HCO₃^-，或者二者都存在，据此完成可能的假设情况；
（2）若溶液中存在CO₃^2-、SO₄^2-、HCO₃^-，先利用氯化钡溶液使碳酸根离子和硫酸根离子生成沉淀，然后使用盐酸检验沉淀为硫酸钡和碳酸钡，最后在滤液中加入盐酸，若有气体产生，证明溶液中存在碳酸氢根离子．

解答： 解：（1）某溶液中可能含有CO₃^2-、SO₄^2-、HCO₃^-三种离子中的一种、两种或三种都有，现取出两份相同的样品溶液于试管中，向一份中加入过量的盐酸，产生无色气泡；向另一份中滴加过量的氢氧化钡溶液，产生白色沉淀，说明溶液中一定存在CO₃^2-或HCO₃^-中的一种，或者二者同时存在，所以溶液中可能存在的离子有两种情况：溶液中存在HCO₃^-、溶液中只存在CO₃^2-、溶液中存在CO₃^2-和HCO₃^-、溶液中存在CO₃^2-和SO₄^2-、溶液中存在SO₄²、HCO₃^-、溶液中存在CO₃^2-、SO₄^2-、HCO₃^-，
故答案为：假设2：溶液中存在HCO₃^-；
假设3：溶液中存在CO₃^2-和HCO₃^-；
假设4：溶液中存在CO₃^2-和SO₄^2-；
假设5：溶液中存在SO₄²、HCO₃^-；
（2）假设6为：溶液中存在CO₃^2-、SO₄^2-、HCO₃^-，先使用氯化钡溶液使溶液中离子生成沉淀，然后使用稀盐酸检验沉淀为碳酸钡和硫酸钡，最后使用盐酸检验滤液中存在碳酸氢根离子，方法如下：
①先用胶头滴管取少量溶液加入试管中，再用滴管取过量的1mol/L氯化钡溶液并滴加到试管A中，充分反应后，静置，然后过滤，将沉淀和滤液分别装入另外的两个试管中；现象为产生白色沉淀，
故答案为：用胶头滴管取少量溶液加入试管中，再用滴管取过量的1mol/L氯化钡溶液并滴加到试管A中，充分反应后，静置，然后过滤，将沉淀和滤液分别装入另外的两个试管中；产生白色沉淀；
②然后往装有沉淀的试管中加入过量的2mol/L盐酸，沉淀部分溶解且有气体生成，说明原溶液中一定含有SO₄^2-和CO₃^2-，
故答案为：往装有沉淀的试管中加入过量的2mol/L盐酸；沉淀部分溶解且有气体生成，说明原溶液中一定含有SO₄^2-和CO₃^2-；
③最后往装有滤液的试管中加入2mol/L盐酸，若出现无色气体，说明原溶液中含有HCO₃^-，
故答案为：往装有滤液的试管中加入2mol/L盐酸；出现无色气体，说明原溶液中含有HCO₃^-．

点评：本题考查物质的检验与鉴别，该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题，试题综合性强，难度较大，有利于培养学生的逻辑思维能力和发散思维能力，提高学生的应试能力和学习效率．