Question

有一無色透明溶液，欲確定是否含有下列離子：K⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Fe²⁺、Ba²⁺、NO₃^-、SO₄^2-、Cl^-、I^-、HCO₃^-，取該溶液的實驗如下：

實驗步驟

實驗現象

（1）取少量該溶液，加幾滴甲基橙

溶液變紅色

（2）取少量該溶液加熱濃縮，加Cu片和濃硫酸，加熱

有無色氣體產生，氣體遇空氣可以變成紅棕色

（3）取少量該溶液，加BaCl2溶液

有白色沉淀生成

（4）取（3）中的上層清夜，加AgNO3

有穩定的白色沉淀生成，且不溶于稀硝酸

（5）取少量該溶液，加入NaOH溶液

有白色沉淀生成，當NaOH過量時，沉淀部分溶解

由此判斷：
（1）溶液中一定存在的離子是

NO₃^-、SO₄^2-、Mg²⁺、Al³⁺

；溶液中肯定不存在的離子是：

I^-、Ba²⁺、Fe²⁺、HCO₃^-

．
（2）寫出（3）步的離子方程式：

SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓

．
（3）寫出（5）步沉淀部分溶解的離子方程式：

Al（OH）₃+OH^-=[Al（OH）₄]^-

．

Answer 1

分析：無色溶液中，有色離子不存在，氫氧化鋁是兩性氧化物，能溶于強堿中，白色且不溶于硝酸的白色沉淀是氯化銀或者是硫酸鋇，在酸性環境下，能和氫離子反應的離子不共存，根據離子反應的現象以及離子共存的知識加以分析．

解答：解：因是一無色透明溶液，則不含有Fe²⁺，
由（1）取少量該溶液，加幾滴甲基橙，溶液顯紅色，說明溶液顯示酸性，所以HCO₃^-不存在；
由（2）取少量該溶液加熱濃縮，加Cu片和濃硫酸，加熱有無色氣體產生，氣體（NO）遇空氣可以變成紅棕色（二氧化氮），說明溶液中含有NO₃^-，則一定不含有I^-；
由（3）取少量該溶液，加BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，則含有SO₄^2-；
由（4）取（3）中的上層清夜，加AgNO₃，有穩定的白色沉淀生成，且不溶于稀硝酸，則含有Cl^-，所加的氯化鋇中含有Cl^-，所以原離子中的Cl^-是否存在不確定；
由（5）取少量該溶液，加入NaOH溶液有白色沉淀生成，當NaOH過量時，沉淀部分溶解，則含有鋁離子、鎂離子．
（1）綜上可知，溶液中一定存在的離子是NO₃^-、SO₄^2- Mg²⁺、Al³⁺，溶液中肯定不存在的離子是I^-、Ba²⁺、Fe²⁺、HCO₃^-，故答案為：NO₃^-、SO₄^2- Mg²⁺、Al³⁺；I^-、Ba²⁺、Fe²⁺、HCO₃^-；
（2）加BaCl₂溶液有白色沉淀生成的離子方程式為：SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，故答案為：SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓；
（3）氫氧化鋁能和氫氧化鈉反應，而氫氧化鎂則不能，反應的實質是Al（OH）₃+OH^-=[Al（OH）₄]^-，故答案為：Al（OH）₃+OH^-=[Al（OH）₄]^-．

點評：本題考查離子的共存問題，明確題中信息的挖掘和應用是解答的關鍵，并熟悉離子不能共存的常見的原因即可解答．