Question

小明和小麗對藍(lán)色的硫酸銅溶液很感興趣，他們設(shè)計如下實驗探究其相關(guān)性質(zhì)并對反應(yīng)后所得物質(zhì)進(jìn)行分析和處理．

（1）我能寫出其中兩個不同基本反應(yīng)類型的化學(xué)方程式：①______；②______．
（2）實驗完畢，小明和小麗各自將三個反應(yīng)所得到的物質(zhì)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(zhì)是______（填化學(xué)式，下同），可能含有的溶質(zhì)是______或______．小麗對乙溶液進(jìn)行了探究，發(fā)現(xiàn)乙溶液中含有氯化鉀、硫酸鉀和氫氧化鉀．她說：我能設(shè)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(zhì)，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(jìn)行的操作是______，步驟③、⑥所加物質(zhì)分別是______、______（填化學(xué)式，下同），固體E的成分有______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)圖示中反應(yīng)中所使用的試劑，判斷每個圖所發(fā)生的反應(yīng)并對反應(yīng)進(jìn)行分類，然后寫出兩個不同反應(yīng)類型的反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）分析三個反應(yīng)后所得溶液混合后可能發(fā)生的反應(yīng)，結(jié)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(jù)乙溶液中含有的氯化鉀、硫酸鉀和氫氧化鉀的性質(zhì)，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(zhì)且每步均有白色沉淀生成的設(shè)計要求，判斷在步驟①、②、③中所使用的試劑及反應(yīng)后形成的沉淀及所得溶液，結(jié)合最后得到純凈的硝酸鉀晶體的實驗?zāi)康�，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(fā)生置換反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；硫酸銅與滴加的氫氧化鉀發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，通過交換成分生成硫酸鉀和氫氧化銅沉淀，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CuSO₄+2KOH=K₂SO₄+Cu（OH）₂↓；硫酸銅與滴加的氯化鋇發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，通過交換成分生成硫酸鋇沉淀和氯化銅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為BaCl₂+CuSO₄=BaSO₄↓+CuCl₂；三個反應(yīng)可分類置換反應(yīng)和復(fù)分解反應(yīng)兩種反應(yīng)類型；
（2）鐵與硫酸銅反應(yīng)后的溶液中一定含有硫酸亞鐵，氫氧化鉀與硫酸銅反應(yīng)后的溶液中一定含有硫酸鉀，氯化鋇與硫酸銅反應(yīng)后的溶液中一定含有氯化銅．三個反應(yīng)所得到的物質(zhì)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(lán)色，因此可判斷三個反應(yīng)所得到的物質(zhì)混合時，溶液中亞鐵離子、銅離子全部反應(yīng)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(yīng)與溶液中亞鐵離子、銅離子恰好完全反應(yīng)．再考慮到由于硫酸鉀會與可能過量的氯化鋇反應(yīng)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(yīng)為蒸發(fā)，通過蒸發(fā)溶液而獲得晶體；
為逐步進(jìn)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(yīng)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(yīng)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(jīng)過步驟⑥加入適量稀硝酸則可溶液變?yōu)橄跛徕浫芤�，蒸發(fā)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(fā)；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(zhì)繁雜，熟練掌握酸、堿、鹽類物質(zhì)的通性是解答此問題的基礎(chǔ)，進(jìn)行合理分析則是解答本題的關(guān)鍵和難點．