Question

有一無色透明溶液，欲確定是否含有下列離子：Na⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、NO₃^－、SO₄^2－、Cl^－、CO₃^2－，實驗如下：

實驗步驟	實驗現象
①取少量原溶液，加入幾滴酚酞試液	溶液變成紅色
②取少量原溶液加熱濃縮，加入Cu片和一定濃度的H2SO4	有無色氣體產生，該氣體遇空氣變成紅棕色
③取少量原溶液，加入BaCl2溶液	有白色沉淀生成
④取③中上層清液，先加入稀硝酸，再加入AgNO3溶液	有白色沉淀生成

由此判斷：
（1）溶液中肯定存在的離子是________________________，肯定不存在的離子是________________，可能存在的離子是________________。
（2）實驗②中生成無色氣體的離子方程式是________________________________。
（3）為進一步確定可能存在的陰離子，應該補充的實驗設計是__________________。

Answer 1

（8分）（1）Na⁺、CO₃^2－、NO₃^－（2分，答對1-2個給1分，錯答不給分）；
Ba²⁺、Mg²⁺（1分）；Cl^－、SO₄^2－（1分 ）
（2）3Cu＋8H⁺＋2NO₃^－＝3Cu²⁺＋2NO↑＋4H₂O（2分 ）
（3）方法一：取少量原溶液，加入硝酸至酸性，再加入過量Ba（NO₃）₂溶液，若產生白色沉淀，則原溶液中有SO₄^2－；取清液，加入AgNO₃溶液，若產 生白色沉淀，則原溶液中有Cl^－。
方法二：取少量原溶液，加入過量Ba（NO₃）₂溶液，產生白色沉淀。過濾，向濾液中加入硝酸酸化的AgNO₃溶液，若產生白色沉淀，則原溶液中有Cl^－；向濾渣中加稀硝酸，若白色沉淀部分溶解，則證明原溶液中有SO₄^2－。（2分）

試題分析：根據實驗①可知，溶液顯堿性，這說明一定含有CO₃^2－，則就一定沒有Mg^2＋和Ba^2＋。由于溶液都是中性的，則一定含有鈉離子。實驗②有無色氣體產生，該氣體遇空氣變成紅棕色，這說明反應中生成的氣體是NO，因此該反應是在酸性條件下銅和NO₃^－之間發生的氧化還原反應，即一定含有NO₃^－。實驗③中生成的白色沉淀不一定是硫酸鋇，因為反應中一定有碳酸鋇白色沉淀生成，實驗不能確定是否含有SO₄^2－。實驗④中生成的白色沉淀是氯化銀，但由于在反應中加入了氯化鋇，所以不能確定是否含有氯離子。要檢驗是否含有氯離子或SO₄^2－，都必須首先排出CO₃^2－的干擾，然后再檢驗氯離子或SO₄^2－。
點評：該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題，試題綜合性強，旨在培養學生靈活運用基礎知識解決實際問題的能力，有利于培養學生的邏輯推理能力和規范的實驗設計能力。該題需要明確的是進行物質的檢驗時，要依據物質的特殊性質和特征反應，選擇適當的試劑和方法，準確觀察反應中的明顯現象，如顏色的變化、沉淀的生成和溶解、氣體的產生和氣味、火焰的顏色等，進行判斷、推理、驗證即可。