Question

一瓶澄清透明的溶液，可能含有下列離子中的幾種：Fe2+、Fe3+、Ba2+、Al3+、N

H

+ 4

、S

O

2- 4

、HC

O

- 3

、N

O

- 3

和Cl^-．對此溶液進行如下實驗：
①將原溶液滴到藍色石蕊試紙上，試紙呈紅色．②將少量原溶液濃縮后再加入銅片和濃硫酸共熱，有紅棕色氣體生成．③取少量原溶液，加入用硝酸酸化的氯化鋇溶液，產生白色沉淀．④另將③中的沉淀過濾出來，向濾液中加入硝酸銀溶液，生成白色沉淀．⑤取少量原溶液，逐滴加入氫氧化鈉溶液至過量，先看到生成沉淀，隨之該沉淀部分溶解，并呈紅褐色．
根據上述實驗現象推斷：
（1）溶液中肯定存在的離子有

Fe³⁺、NO₃^-、Al³⁺、SO₄^2-

．
（2）溶液中肯定不存在的離子有

HCO₃^-、Ba²⁺、Fe²⁺，

．
（3）溶液中不能確定是否存在的離子有

NH₄⁺、C1^-

．
（4）對上述實驗操作如何改進，才能確定（3）中的離子是否存在：

把操作③中的氯化鋇溶液換成硝酸鋇溶液，再進行操作④，可以確定C1^-存在；對操作⑤中的溶液加熱，把濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，看試紙是否變藍，即可確定有無NH₄⁺

．

Answer 1

分析：①將溶液滴在藍色石蕊試紙上，試紙呈紅色，說明溶液呈酸性，與氫離子反應的離子不能存；
②取部分溶液濃縮后加入銅片和濃硫酸共熱，有紅棕色氣體生成，該氣體為NO₂，溶液中含有NO₃^-，在酸性條件下具有氧化性，則具有還原性的離子不能存在；
③取少量溶液，加入硝酸酸化的氯化鋇溶液，產生白色沉淀，該沉淀只能是BaSO₄；
④將③中的沉淀濾出，濾液中加入硝酸銀溶液，生成白色沉淀，該沉淀是AgCl，③中加氯化鋇溶液，引入C1^-，但不能證明原溶液含有C1^-；
⑤另取部分溶液，逐滴加入稀NaOH溶液，使溶液從酸性逐漸轉變為堿性，在滴加過程先看到生成沉淀，隨之沉淀部分溶解，并呈紅褐色，說明原溶液中含有Fe³⁺、Al³⁺．

解答：解：①溶液滴在藍色石蕊試紙上，試紙呈紅色，說明溶液呈酸性，則一定不會存在HCO₃^-；
②取部分溶液濃縮后加入銅片和濃硫酸共熱，有紅棕色氣體生成，該氣體為NO₂，說明溶液中含有NO₃^-，在酸性條件下具有氧化性，則具有還原性的Fe²⁺不存在；
③取少量溶液，加入硝酸酸化的氯化鋇溶液，產生白色沉淀，該沉淀只能是BaSO₄，說明溶液中含有SO₄^2-，則一定不存在Ba²⁺；
④將③中的沉淀濾出，濾液中加入硝酸銀溶液，生成白色沉淀，該沉淀是AgCl，因在（3）操作中加入氯化鋇，不能證明原溶液中含有C1^-；
⑤另取部分溶液，逐滴加入稀NaOH溶液，使溶液從酸性逐漸轉變為堿性，在滴加過程先看到生成沉淀，隨之沉淀部分溶解，并呈紅褐色，說明原溶液中含有Fe³⁺、Al³⁺；
由于該實驗沒有涉及到 NH₄⁺離子的性質，則不能證明NH₄⁺離子是否存在，所以原溶液中肯定存在的離子有Fe³⁺、NO₃^-、Al³⁺、SO₄^2-，肯定不存在的離子有 HCO₃^-、Ba²⁺、Fe²⁺，不能確定的離子有NH₄⁺、C1^-，
（1）由上述分析可知，原溶液中肯定存在的離子有Fe³⁺、NO₃^-、Al³⁺、SO₄^2-，故答案為：Fe³⁺、NO₃^-、Al³⁺、SO₄^2-；
（2）由上述分析可知，溶液中肯定不存在的離子有 HCO₃^-、Ba²⁺、Fe²⁺，故答案為：HCO₃^-、Ba²⁺、Fe²⁺；
（3）溶液中不能確定是否存在的離子有NH₄⁺、C1^-，故答案為：NH₄⁺、C1^-；
（4）把操作③中的氯化鋇溶液換成硝酸鋇溶液，再進行操作④，可以確定C1^-存在；對操作⑤中的溶液加熱，把濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，看試紙是否變藍，即可確定有無NH₄⁺，
故答案為：把操作③中的氯化鋇溶液換成硝酸鋇溶液，再進行操作④，可以確定C1^-存在；對操作⑤中的溶液加熱，把濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，看試紙是否變藍，即可確定有無NH₄⁺．

點評：本題考查離子的檢驗、實驗方案設計等，題目難度中等，注意把握常見離子的檢驗方法與屬于現象，旨在考查學生的推斷能力與實驗放設計能力．