Question

有某固体混合物，已知该混合物中可能含有FeCl₃、Na₂SO₄、NH₄NO₃、CuSO₄四种物质中的两种或多种．为探究其组成，做了如下实验（设过程中所有发生的反应都恰好完全反应）．
步骤①：向一定量固体混合物中加入适量NaOH溶液，加热，充分反应，过滤．发现有无色气体A生成，得到无色溶液B和蓝色沉淀C．
步骤②：向无色溶液B中加入适量BaCl₂溶液，充分反应，过滤，得到溶液D和沉淀E．
试根据实验过程和发生的现象填写以下空白：
（1）用湿润的红色石蕊试纸测试气体A，试纸变______色．
（2）固体混合物里．上述四种物质中，肯定不存在的物质是______（写化学式）．
（3）在溶液D中，肯定存在的酸根离子是（写离子符号）______．
（4）步骤②中发生反应的化学方程式为______．
（5）固体混合物里，上述四种物质中，还不能确定存在的物质是（写化学式）______，得此结论的理由是______．

Answer

（1）由混合物的可能组成中能与氢氧化钠反应生成无色气体的物质只有硝酸铵，二者反应生成氨气；该气体遇水呈碱性，可使湿润的红色石蕊试纸变蓝；
（2）氯化铁与氢氧化钠可反应生成红褐色沉淀氢氧化铁；
（3）硫酸铜与氢氧化钠反应可生成氢氧化铜蓝色沉淀；所以混合物中除了含有硝酸铵，还一定含有硫酸铜；硝酸铵与氢氧化钠反应生成硝酸钠、水、氨气，硫酸铜与氢氧化钠反应生成氢氧化铜和硫酸钠，所以溶液B中含有硝酸钠和硫酸钠；然后根据二者与氯化钡的反应判断溶液D的组成，进而判断存在的酸根离子；
（4）根据复分解反应的规律，结合（3）的分析，可知硫酸钠与氯化钡可反应，而硝酸钠不反应，写出反应的化学方程式；
（5）根据实验现象逐一分析混合物中不能确定的物质是硫酸钠，因为CuSO4一定存在，与NaOH反应后生成的Na2SO4在溶液B中已经能与BaCl2反应生成沉淀．
【解析】
（1）由混合物的可能组成中能与氢氧化钠反应生成无色气体的物质只有硝酸铵，二者反应生成氨气；该气体遇水呈碱性，可使湿润的红色石蕊试纸变蓝；
故答案为：蓝；
（2）氯化铁与氢氧化钠可反应生成红褐色沉淀氢氧化铁；根据题意：过程中所有发生的反应都恰好完全反应，而步骤①中得到蓝色沉淀，并无红褐色沉淀产生，说明一定没有氯化铁；
故答案为：FeCl3；
（3）硫酸铜与氢氧化钠反应可生成氢氧化铜蓝色沉淀；所以混合物中除了含有硝酸铵，还一定含有硫酸铜；
硝酸铵与氢氧化钠反应生成硝酸钠、水、氨气，硫酸铜与氢氧化钠反应生成氢氧化铜和硫酸钠，所以溶液B中含有硝酸钠和硫酸钠；
其中硫酸钠与氯化钡可反应生成氯化钠和硫酸钡沉淀，硝酸钠与氯化钡不反应，所以溶液D中，肯定存在的酸根离子是硝酸根离子、氯离子；
故答案为：NO3-、Cl-；
（4）由上述（3）的分析，可推断出溶液B中含有硝酸钠和硫酸钠；硝酸钠与氯化钡混合无气体、水、沉淀产生，故二者不反应，硫酸钠与氯化钡可反应生成氯化钠和硫酸钡沉淀，方程式是Na2SO4+BaCl2═BaSO4↓+2NaCl；
故答案为：Na2SO4+BaCl2═BaSO4↓+2NaCl；
（5）根据步骤①有无色气体产生、蓝色沉淀生成，可知混合物中一定含有硝酸铵、硫酸铜，一定不含氯化铁；因为CuSO4一定存在，与NaOH反应后生成的Na2SO4在溶液B中已经能与BaCl2反应生成沉淀，故无法确定是否含有硫酸钠；
故答案为：Na2SO4；理由：CuSO4一定存在，与NaOH反应后生成的Na2SO4在溶液B中已经能与BaCl2反应生成沉淀．