Question

（2011?宜昌）小明和小麗對藍色的硫酸銅溶液很感興趣，他們設計如下實驗探究其相關性質并對反應后所得物質進行分析和處理．

（1）我能寫出其中兩個不同基本反應類型的化學方程式：①

Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu

；②

CuSO₄+2KOH=K₂SO₄+Cu（OH）₂↓

．
（2）實驗完畢，小明和小麗各自將三個反應所得到的物質混合、過濾，得到甲、乙兩種無色溶液．小明取少量甲溶液于試管中，滴加紫色石蕊溶液，試管中溶液呈紫色．則甲溶液中一定含有的溶質是

KCl

（填化學式，下同），可能含有的溶質是

K₂SO₄

或

BaCl₂

．小麗對乙溶液進行了探究，發現乙溶液中含有氯化鉀、硫酸鉀和氫氧化鉀．她說：我能設計如下實驗，在步驟①、②、③中每次用一種無色溶液除去乙溶液中一種物質，且每步均有白色沉淀生成，最后得到純凈的硝酸鉀晶體．

在步驟⑦中進行的操作是

蒸發

，步驟③、⑥所加物質分別是

AgNO₃

、

HNO₃

（填化學式，下同），固體E的成分有

Mg（OH）₂、BaSO₄、AgCl、Ag₂CO₃、BaCO₃

．

Answer 1

分析：（1）根據圖示中反應中所使用的試劑，判斷每個圖所發生的反應并對反應進行分類，然后寫出兩個不同反應類型的反應的化學方程式；
（2）分析三個反應后所得溶液混合后可能發生的反應，結合混合后所得甲溶液為無色且呈中性的特點，推斷溶液的組成；
根據乙溶液中含有的氯化鉀、硫酸鉀和氫氧化鉀的性質，分析向該溶液中每次用一種無色溶液除去乙溶液中一種物質且每步均有白色沉淀生成的設計要求，判斷在步驟①、②、③中所使用的試劑及反應后形成的沉淀及所得溶液，結合最后得到純凈的硝酸鉀晶體的實驗目的，完成對固體E的推斷及操作⑥所使用的試劑．

解答：解：（1）鐵與硫酸銅發生置換反應生成硫酸亞鐵和銅，反應的化學方程式為Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；硫酸銅與滴加的氫氧化鉀發生復分解反應，通過交換成分生成硫酸鉀和氫氧化銅沉淀，反應的化學方程式為CuSO₄+2KOH=K₂SO₄+Cu（OH）₂↓；硫酸銅與滴加的氯化鋇發生復分解反應，通過交換成分生成硫酸鋇沉淀和氯化銅，反應的化學方程式為BaCl₂+CuSO₄=BaSO₄↓+CuCl₂；三個反應可分類置換反應和復分解反應兩種反應類型；
（2）鐵與硫酸銅反應后的溶液中一定含有硫酸亞鐵，氫氧化鉀與硫酸銅反應后的溶液中一定含有硫酸鉀，氯化鋇與硫酸銅反應后的溶液中一定含有氯化銅．三個反應所得到的物質混合后得到無色溶液，而含亞鐵離子或銅離子的溶液分別呈綠色或藍色，因此可判斷三個反應所得到的物質混合時，溶液中亞鐵離子、銅離子全部反應而沉淀，則所加過量氫氧化鉀溶液使這兩種離子形成沉淀同時生成硫酸鉀和氯化鉀；由于紫色石蕊仍呈紫色，說明三者混合后溶液呈中性，可判斷氫氧化鉀應與溶液中亞鐵離子、銅離子恰好完全反應．再考慮到由于硫酸鉀會與可能過量的氯化鋇反應生成硫酸鋇沉淀和氯化鉀；因此，甲溶液中一定含有氯化鉀，可能含有硫酸鉀或氯化鋇；
步驟⑦的操作完成后，由溶液得到晶體，因此可判斷此時的操作應為蒸發，通過蒸發溶液而獲得晶體；
為逐步進行沉淀乙溶液中含有氯化鉀、硫酸鉀和氫氧化鉀，步驟①可加入適量的硝酸鎂與氫氧化鉀反應生成氫氧化鎂沉淀和硝酸鉀，然后在步驟②加入過量硝酸鋇與硫酸鉀反應生成硫酸鋇沉淀和硝酸鉀，在步驟③中過量硝酸銀使溶液中氯離子全部沉淀而得到硝酸鹽的溶液；接下來的步驟④通過加入過量碳酸鉀使溶液中的鎂離子、鋇離子、銀離子全部沉淀，至此所得溶液為硝酸鉀與碳酸鉀的混合溶液，步驟⑤過濾除去沉淀后再經過步驟⑥加入適量稀硝酸則可溶液變為硝酸鉀溶液，蒸發后得到硝酸鉀晶體；步驟⑤得到的固體E為前四步所形成的沉淀，因此該固體可能含有氫氧化鎂沉淀、硫酸鋇沉淀、氯化銀沉淀、碳酸鋇沉淀、碳酸銀沉淀等．
故答案為：
（1）Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；CuSO₄+2KOH=K₂SO₄+Cu（OH）₂↓ （或BaCl₂+CuSO₄=BaSO₄↓+CuCl₂）
（2）KCl；K₂SO₄；BaCl₂；
蒸發；AgNO₃；HNO₃；Mg（OH）₂、BaSO₄、AgCl、Ag₂CO₃、BaCO₃[或BaSO₄、AgCl、Ag₂CO₃、Zn（OH）₂、ZnCO₃或BaSO₄、AgCl、Ag₂CO₃、Zn（OH）₂、BaCO₃]．

點評：本題涉及的物質繁雜，熟練掌握酸、堿、鹽類物質的通性是解答此問題的基礎，進行合理分析則是解答本題的關鍵和難點．