Question

現有五種可溶性物質A、B、C、D、E，它們所含的陰、陽離子互不相同，分別含有五種陽離子Na⁺、A

l

3+

、M

g

2+

、B

a

2+

、F

e

3+

和五種陰離子Cl^-、OH^-、N

O

- 3

、C

O

2- 3

、X中的一種．
（1）某同學通過比較分析，認為無需檢驗就可判斷其中必有的兩種物質是

 

和

 

（填化學式）．
（2）為了確定X，觀將（1）中的兩種物質記為A和B，當C與B的溶液混合時，產生紅褐色沉淀和無色無味氣體；當C與A的溶液混合時產生棕灰色沉淀，向該沉淀中滴入稀HNO₃，沉淀部分溶解，最后留有白色沉淀不再溶解．則：
①X為

 

．
A.S

O

2- 3

      B.S

O

2- 4

      C.CH3COO-    D.Si

O

2- 3

②A中的化學鍵類型為

 

．
③B的水溶液中所有離子的濃度由大到小的順序為

 

（用離子符號表示）．
④將0.02mol的A與0.01mol的C同時溶解在足量的蒸餾水中，充分反應后，最終所得沉淀的質量為

 

（精確到0.1g）．
⑤利用上述已經確定的物質，可以檢驗出D、E中的陽離子．請簡述實驗操作步驟、現象及結論：

 

．
（3）將Cu投入到裝有D溶液的試管中，Cu不溶解；再滴加稀H₂SO₄，Cu逐漸溶解，管口附近有紅棕色氣體出現．則物質D一定含有上述離子中的

 

（填相應的離子符號）．有關反應的離子方程式為

 

．

Answer 1

分析：因陽離子中Al³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺均不能與CO₃^2-共存，所以CO₃^2-只能與Na⁺結合成Na₂CO₃存在，又因Al³⁺、Mg²⁺、Fe³⁺均不能與OH^-共存，所以OH^-只能與Ba²⁺結合成Ba（OH）₂存在，由（2）可知，當C與B的溶液混合時，產生紅褐色沉淀和無色無味氣體，很明顯是Fe³⁺與CO₃^2-發(fā)生雙水解的現象，不難得出B為Na₂CO₃，A為Ba（OH）₂，C中有Fe³⁺，又因C與A反應產生的白色沉淀不溶于稀HNO₃，則C為Fe₂（SO₄）₃，結合對應物質的性質以及題目要求可解答該題．

解答：解：（1）CO₃^2-與Al³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺不能大量共存，OH^-與Al³⁺、Mg²⁺、Fe³⁺不能大量共存，由于所含陰、陽離子互不相同，所以對應的物質應為Na₂CO₃和Ba（OH）₂，
故答案為：Na₂CO₃； Ba（OH）₂；
（2）C與B的溶液混合時，產生紅褐色沉淀和無色無味氣體，沉淀為氫氧化鐵、氣體為二氧化碳；C與A的溶液混合時產生混合物沉淀，向該沉淀中滴入稀鹽酸，沉淀部分溶解，最后留有白色沉淀不再溶解，則B為Na₂CO₃，A為Ba（OH）₂，C為硫酸鐵，另兩種物質為氯化鋁、硝酸鎂或氯化鎂、硝酸鋁，
①因C為硫酸鐵，則陰離子有SO₄^2-，則X為SO₄^2-，
故答案為：B；
②A為Ba（OH）₂，鋇離子與氫氧根離子以離子鍵結合，O、H之間以共價鍵結合，故答案為：離子鍵、極性共價鍵；
③Na₂CO₃為強堿弱酸鹽，水解呈堿性，且第一步水解大于第二步水解，則溶液中各離子濃度大小為c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）；
④0.02mol的Ba（OH）₂與0.01mol的Fe₂（SO₄）₃反應，即0.02mol Ba²⁺、0.04mol OH^-、0.02mol Fe³⁺、0.03molSO₄^2-，故生成0.02molBaSO₄和

0.04

3

mol Fe（OH）₃沉淀，計算得沉淀質量約為0.02mol×233g/mol+

0.04

3

mol×107g/mol=6.1g，故答案為：6.1g；
⑤D，E中的陽離子為Al³⁺、Mg²⁺，檢驗Al³⁺，可逐漸加入Ba（OH）₂溶液直至過量，若先出現白色沉淀后又逐漸溶解，因Al³⁺易水解，也可加入Na₂CO₃溶液，若產生了白色沉淀和無色無味的氣體，
故答案為：往D的溶液中逐漸加入Ba（OH）₂溶液直至過量，若先出現白色沉淀后又逐漸溶解，則D中含有Al³⁺，E中含有Mg²⁺．（或往D的溶液中加入適量Na₂CO₃溶液若產生了白色沉淀和無色無味的氣體，則D中含有Al³⁺，E中含有Mg²⁺．）
（3）管口附近有紅棕色氣體二氧化氮出現，可知D中含有NO₃^-，將投入裝有足量D溶液的試管中，Cu不溶解；再滴加稀H₂SO₄，Cu逐漸溶解，發(fā)生的反應為3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案為：NO₃^-；3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O．

點評：本題考查離子的共存，明確常見物質的溶解性來判斷必須存在的物質是解答本題的關鍵，運用假設法和排除法進行篩選，即可判斷出幾種離子的組合，在計算④時，應注意量的問題，找出過量的離子，本題難度較大，考查學生的綜合運用知識的能力．