Question

實驗探究和推理都是科學研究的基本方法，請你對以下實驗進行探究和推理
Ⅰ、有一瓶澄清的溶液，其中可能含有H⁺、NH₄⁺、K⁺、Na⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-、CO₃^2-、Cl^-和I^-．取該溶液進行了以下實驗：
（1）用pH試紙檢驗，表明溶液呈強酸性；
（2）取部分溶液，加入CCl₄及數滴氯水，經振蕩后CCl₄層呈紫紅色；
（3）另取部分溶液，加入稀NaOH 溶液使其變?yōu)閴A性，溶液中無沉淀生成；
（4）取部分上述堿性溶液，加Na₂CO₃溶液有白色沉淀生成；
（5）將（3）得到的堿性溶液加熱，有氣體放出，該氣體能使?jié)櫇竦募t色石蕊試紙變藍；根據上述實驗事實，你可知道該溶液中肯定含有的離子是①

H⁺、NH₄⁺、Ba²⁺、I^-

；肯定不存在的離子是②

Mg²⁺、Fe³⁺、SO₃^2-、CO₃^2-

；還不能確定是否存在的離子是③

K⁺、Na⁺、Cl^-

．
Ⅱ、興趣小組通過實驗探究溶解銅的方法和本質．
（1）在熱水浴中進行3個實驗，部分實驗報告如下表所示．

序號

實驗操作

實驗現象

I

稀硫酸中加入銅片

無明顯變化

II

硝酸鈉溶液中加入銅片

無明顯變化

III

稀硫酸中加入硝酸鈉溶液

無明顯變化

再加入銅片

有無色氣泡；溶液變藍

①實驗I、II的目的是

證明Cu不與H⁺、NO₃^-單獨反應

．
②實驗III中反應的本質是（用離子方程式表示）

3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O

．

Answer 1

分析：I、有一瓶澄清的溶液，其中可能含有H⁺、NH₄⁺、K⁺，Na⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-、CO₃^2-、Cl^-和I^-．取該溶液進行以下實驗：
（1）用pH試紙檢驗，表明溶液為強酸性，含有H⁺；排除CO₃^2-的存在；
（2）另取部分原溶液，加入CCl₄及數滴氯水，經振蕩后CCl₄層呈紫紅色．說明含有I^-．
（3）另取部分溶液，加入稀NaOH溶液使其變成堿性，溶液中無沉淀生成；證明一定不存在Mg²⁺、Fe³⁺；
（4）取部分上述堿性溶液，加入Na₂CO₃溶液有白色沉淀生成；證明Ba²⁺存在；一定不含SO₄^2-；
（5）將（3）得到的堿性溶液加熱，有氣體放出，該氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍；說明含有NH₄⁺離子；
II、①實驗Ⅰ是中的銅不與稀硫酸反應，實驗Ⅱ驗證銅和硝酸根離子不能反應；
②稀硫酸中加入硝酸鈉溶液中，形成了稀硝酸，再加入銅片被稀硝酸氧化生成硝酸銅、一氧化氮和水．

解答：解：I、有一瓶澄清的溶液，其中可能含有NH₄⁺、K⁺，Na⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-、CO₃^2-、Cl^-和I^-．取該溶液進行以下實驗：
（1）用pH試紙檢驗，表明溶液為強酸性；排除CO₃^2-的存在；
（2）碘離子能和氯水反應生成碘單質，碘在四氯化碳中呈紫色，通過實驗現象判斷，溶液中含有I^-；
（3）鎂離子、鐵離子都和氫氧化鈉反應生成沉淀，通過實驗現象判斷，溶液中不存在與氫氧根離子反應生成沉淀的Mg²⁺、Fe³⁺；
（4）鋇離子和碳酸鈉反應生成白色沉淀，通過實驗現象判斷，溶液中有與Na₂CO₃溶液反應生成白色沉淀的Ba²⁺，如果有Ba²⁺離子，溶液中就沒有SO₄^2-；
（5）銨根離子在加熱條件下與氫氧化鈉反應生成能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍色的氨氣，這是銨根離子的特征反應；通過實驗現象判斷，溶液中有NH₄⁺；
通過以上現象不能判斷溶液中是否含有K⁺、Na⁺、Cl^-；一定含有的離子為H⁺、NH₄⁺、Ba²⁺、I^-；一定不含有Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-、CO₃^2-；
故答案為：①H⁺、NH₄⁺、Ba²⁺、I^-；②Mg²⁺、Fe³⁺、SO₃^2-、CO₃^2-；③K⁺、Na⁺、Cl^-；
II、①實驗Ⅰ是證明銅不與稀硫酸反應，實驗Ⅱ是驗證銅和硝酸根離子不能反應，
故答案為：證明Cu不與H⁺、NO₃^-單獨反應；
②稀硫酸中加入硝酸鈉溶液中，形成了稀硝酸，再加入銅片被稀硝酸氧化生成硝酸銅、一氧化氮和水，反應的離子方程式為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；

點評：本題主要考查了根據實驗現象判斷離子共存，硝酸與銅的反應，要掌握根據實驗現象判斷存在的離子，排除與該離子反應的離子，題目難度中等．