Question

有一包固體混合物粉末，已知其中可能是Na₂CO₃、Na₂SO₄、Fe₂O₃、CuO中的一種或幾種。某研究小組為探究其成分，按下圖所示進行實驗，出現的現象如圖所示（設過程中所有發生的反應都恰好完全反應）。

根據以上信息，回答下列問題：
（1）操作M的名稱為             ，紅褐色沉淀D的化學式為            。
（2）無色溶液E中一定含有的金屬陽離子的符號是       。
（3）原固體混合物中一定含有的物質是                   ，一定不含有的物質是  。
（4）寫出②處發生反應的化學方程式為                                     。
（5）為了進一步驗證不確定的物質是否存在，設計了如下實驗方案：
①將原固體混合物加入盛有足量水的燒杯中，充分溶解后，過濾，得到濾液F。
②向濾液F中加入過量的稀硝酸，充分反應后得到溶液G。
③再向溶液G中滴加無色溶液H，產生現象X。若現象X為                          ，則該物質一定存在。

Answer 1

(1)過濾；Fe（OH）₃ (2)Na⁺(3) Na₂CO₃、Fe₂O₃、CuO  (4) CO₂+Ca(OH)₂= CaCO₃↓+H₂O (5)產生白色沉淀

試題分析：根據反應的情況分析，由于該物質加稀硫酸能生成二氧化碳氣體（使澄清石灰水產生白色沉淀），則該物質中一定含有碳酸鹽；該物質加入稀硫酸反應后生成的有色溶液B，再加入堿液能生成紅褐色沉淀（即氫氧化鐵），所以該物質中一定含有氧化鐵（氧化鐵與硫酸反應生成硫酸鐵，硫酸鐵與氫氧化鈉反應生成氫氧化鐵沉淀）；由于最終無藍色沉淀（氫氧化銅）生成，則該物質中一定不會含有氧化銅。
（1）由于操作M是將固體沉淀和液體分離的操作，故M為過濾；根據已有知識，結合題意可知，紅褐色沉淀是氫氧化鐵，故化學式為Fe(OH)₃；
（2）由于無色溶液E是有色溶液B和氫氧化鈉反應后生成的溶液，結合復分解反應交換成分的特點可知，溶液中一定存在的陽離子是氫氧化鈉提供的鈉離子（Na⁺）；
（3）根據上面的分析可知，原混合物中一定含有氧化鐵、碳酸鈉，一定不會含有氧化銅；
（4）反應②是二氧化碳與澄清石灰水的反應，故化學方程式為CO₂+Ca(OH)₂= CaCO₃↓+H₂O；
（5）由以上推斷可知，該物質中是否含有硫酸鈉無法確定，若按結論“該物質一定存在”。則①將原固體混合物（氧化鐵、碳酸鈉、硫酸鈉）加入盛有足量水的燒杯中，充分溶解后，過濾，可除掉不溶于水的氧化鐵，得到濾液F（碳酸鈉、硫酸鈉）；
②向濾液F中加入過量的稀硝酸，可將碳酸鈉完全反應掉，生成硝酸鈉，故溶液G含有生成的硝酸鈉，原來的硫酸鈉和剩余的稀硝酸；
③再向溶液G中滴加無色溶液H（結合硫酸根離子的檢驗方法可知，H為鋇鹽的溶液），如果能夠生成不溶于硝酸的白色沉淀硫酸鋇，則可證明一定含有硫酸鈉。
點評：在解此類題時，先要找準“題眼”，即有特征的物質或反應現象等，再根據題中的條件進行有目的假設，然后沿著假設進行推導，只要各步都滿足，假設就成立，如不滿足，可再假設，再驗證。