Question

有一无色透明溶液，欲确定是否含有下列离子：K⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Fe²⁺、Ba²⁺、NO₃^-、SO₄^2-、Cl^-、I^-、HCO₃^-，取该溶液的实验如下：

实验步骤	实验现象
（1）取少量该溶液，加几滴甲基橙	溶液变红色
（2）取少量该溶液加热浓缩，加Cu片和浓硫酸，加热	有无色气体产生，气体遇空气可以变成红棕色
（3）取少量该溶液，加BaCl2溶液	有白色沉淀生成
（4）取（3）中的上层清夜，加AgNO3	有稳定的白色沉淀生成，且不溶于稀硝酸
（5）取少量该溶液，加入NaOH溶液	有白色沉淀生成，当NaOH过量时，沉淀部分溶解

由此判断：
（1）溶液中一定存在的离子是    ；溶液中肯定不存在的离子是：    ．
（2）写出（3）步的离子方程式：    ．
（3）写出（5）步沉淀部分溶解的离子方程式：    ．

Answer

无色溶液中，有色离子不存在，氢氧化铝是两性氧化物，能溶于强碱中，白色且不溶于硝酸的白色沉淀是氯化银或者是硫酸钡，在酸性环境下，能和氢离子反应的离子不共存，根据离子反应的现象以及离子共存的知识加以分析．
【解析】
因是一无色透明溶液，则不含有Fe2+，
由（1）取少量该溶液，加几滴甲基橙，溶液显红色，说明溶液显示酸性，所以HCO3-不存在；
由（2）取少量该溶液加热浓缩，加Cu片和浓硫酸，加热有无色气体产生，气体（NO）遇空气可以变成红棕色（二氧化氮），说明溶液中含有NO3-，则一定不含有I-；
由（3）取少量该溶液，加BaCl2溶液，有白色沉淀生成，则含有SO42-；
由（4）取（3）中的上层清夜，加AgNO3，有稳定的白色沉淀生成，且不溶于稀硝酸，则含有Cl-，所加的氯化钡中含有Cl-，所以原离子中的Cl-是否存在不确定；
由（5）取少量该溶液，加入NaOH溶液有白色沉淀生成，当NaOH过量时，沉淀部分溶解，则含有铝离子、镁离子．
（1）综上可知，溶液中一定存在的离子是NO3-、SO42- Mg2+、Al3+，溶液中肯定不存在的离子是I-、Ba2+、Fe2+、HCO3-，故答案为：NO3-、SO42- Mg2+、Al3+；I-、Ba2+、Fe2+、HCO3-；
（2）加BaCl2溶液有白色沉淀生成的离子方程式为：SO42-+Ba2+=BaSO4↓，故答案为：SO42-+Ba2+=BaSO4↓；
（3）氢氧化铝能和氢氧化钠反应，而氢氧化镁则不能，反应的实质是Al（OH）3+OH-=[Al（OH）4]-，故答案为：Al（OH）3+OH-=[Al（OH）4]-．