人教版高中化学必修第二册第9章习题解答及答案

人教版高中化学必修第二册第9章习题解答及答案第1页共1页人教版高中化学必修第二册第9章习题解答及答案一、单项选择题（共10小题，每题2分）1.下列关于有机物的叙述中，正确的是A.所有的有机物都易溶于水B.有机物的性质复杂，是因为它们都含有碳元素C.有机物中碳原子之间可以形成单键、双键和三键D.有机物都不能发生化学反应参考答案：C2.下列物质中，属于纯净物的是A.空气B.蔗糖溶液C.氧化铝D.石灰水参考答案：C3.下列反应中，属于加成反应的是A.CH4+2O2→CO2+2H2OB.C6H6+Br2→C6H5Br+HBrC.CH3COOH+C2H5OH→CH3COOC2H5+H2OD.2CH3CH2OH+O2→2CH3CHO+2H2O参考答案：B4.下列有机物中，属于饱和烃的是A.CH4B.C2H4C.C3H6D.C4H8参考答案：A5.下列关于同分异构体的叙述中，正确的是A.分子式相同的化合物互为同分异构体B.同分异构体具有相同的物理性质C.同分异构体具有相同的化学性质D.同分异构体之间的相互转化属于物理变化参考答案：A6.下列有机物中，属于烯烃的是A.CH4B.C2H6C.C2H4D.C2H2参考答案：C7.下列有机物中，属于芳香烃的是A.CH4B.C2H4C.C6H6D.C2H2参考答案：C8.下列关于有机物的叙述中，正确的是A.所有的有机物都易燃B.有机物的性质复杂，是因为它们都含有氢元素C.有机物中碳原子之间只能形成单键D.有机物都不能发生分解反应参考答案：A9.下列反应中，属于酯化反应的是A.CH4+2O2→CO2+2H2OB.C6H6+Br2→C6H5Br+HBrC.CH3COOH+C2H5OH→CH3COOC2H5+H2OD.2CH3CH2OH+O2→2CH3CHO+2H2O参考答案：C10.下列有机物中，属于卤代烃的是A.CH4B.C2H4C.C2H5ClD.C2H2参考答案：C二、填空题（共10小题，每题2分）1.在化学反应中，反应物分子必须先克服______才能发生反应。参考答案：活化能2.某元素的原子最外层电子数为4，其最高正化合价通常为______。参考答案：+43.1摩尔氧气（O₂）在标准状况下的体积约为______升。参考答案：22.44.将pH=3的盐酸溶液稀释10倍后，其pH值变为______。参考答案：4.75.燃烧热是指1摩尔物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量，单位通常为______。参考答案：kJ/mol6.在化学反应中，反应速率与反应物浓度的关系可以用______定律来描述。参考答案：质量作用7.某化合物的分子式为C₃H₈，其属于______类烃。参考答案：烷8.水的离子积（Kw）在25℃时为______。参考答案：1.0×10⁻¹⁴9.在电解质溶液中，离子浓度越高，其迁移率通常______。参考答案：越小10.酸碱中和反应中，强酸与强碱反应生成的盐溶液通常呈______性。参考答案：中性三、判断题（共10小题，每题2分）1.醋酸是一种强酸，其水溶液中氢离子浓度大于醋酸根离子浓度。参考答案：×2.在密闭容器中，将2molN₂和6molH₂混合反应，达到平衡时，N₂和H₂的转化率相等。参考答案：×3.乙烯分子中存在碳碳双键，因此乙烯能使溴的四氯化碳溶液褪色。参考答案：√4.乙醇和乙酸都能发生酯化反应，且它们之间可以发生酯化反应生成乙酸乙酯。参考答案：√5.乙烷和乙烯都能与氯气发生取代反应，且反应条件相同。参考答案：×6.一定条件下，苯可以与液溴发生加成反应生成溴苯。参考答案：√7.乙醇分子中含有羟基，因此乙醇可以与金属钠反应生成氢气。参考答案：√8.乙醛和乙酸都能发生银镜反应，且它们之间可以发生银镜反应。参考答案：×9.乙烯和乙炔都能使高锰酸钾酸性溶液褪色，且反应原理相同。参考答案：×10.一定条件下，乙烷可以与氧气发生催化氧化反应生成乙烯。参考答案：×四、简答题（共8小题，每题2分）1.简述电解质在水溶液中的电离过程。参考答案：电解质在水溶液中发生电离，是指电解质分子或离子在水分子作用下分解成自由移动的离子的过程。这个过程是可逆的，存在电离平衡。2.说明弱电解质在水溶液中存在电离平衡的特点。参考答案：弱电解质在水溶液中存在电离平衡的特点是：①电离程度较低，只有部分分子发生电离；②电离平衡是可逆的，存在电离平衡常数；③溶液中存在未电离的分子和电离产生的离子；④电离平衡受温度、浓度等因素影响。3.列举影响化学平衡移动的几个主要因素。参考答案：影响化学平衡移动的几个主要因素包括：①浓度变化；②压强变化（针对有气体参与的平衡）；③温度变化；④催化剂。4.分析勒夏特列原理在工业生产中的应用实例。参考答案：勒夏特列原理在工业生产中的应用实例包括：①合成氨工业中，通过高压、高温、催化剂来提高氨的产率；②接触法制硫酸中，通过及时移走二氧化硫来提高三氧化硫的产率；③氨的合成与分解平衡的应用。5.简述原电池的工作原理及其构成条件。参考答案：原电池的工作原理是利用自发的氧化还原反应将化学能转化为电能。构成条件包括：①有两个活泼性不同的电极；②电极插入电解质溶液中；③两电极间构成闭合回路；④能自发进行氧化还原反应。6.列举几种常见的金属腐蚀类型及其防护方法。参考答案：常见的金属腐蚀类型包括：①均匀腐蚀；②局部腐蚀（如点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳）。防护方法包括：①改变金属结构（如合金化）；②加保护层（如涂层、镀层）；③电化学保护（如阴极保护、阳极保护）；④环境防护（如控制环境介质）。7.说明电解池与原电池在电极反应上的主要区别。参考答案：电解池与原电池在电极反应上的主要区别是：①电解池中，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应；②原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。8.分析电化学保护法在防止金属腐蚀中的作用机制。参考答案：电化学保护法在防止金属腐蚀中的作用机制包括：①阴极保护法：通过外加电流使被保护金属成为阴极，阻止其发生氧化反应；②阳极保护法：通过外加电流使被保护金属成为阳极，在其表面形成致密保护膜，阻止腐蚀。五、应用题（共8小题，每题3分）1.某化学兴趣小组用氯酸钾和二氧化锰混合物制取氧气，实验测得生成氧气质量与反应时间关系如图所示。请回答：（1）前2分钟内，生成氧气的平均速率是多少？（2）反应进行到6分钟时，剩余的氯酸钾还有多少克？（3）若要加快反应速率，可以采取哪些措施？参考答案：①前2分钟内，生成氧气的平均速率是0.125g/min；②反应进行到6分钟时，剩余的氯酸钾还有2.4g；③若要加快反应速率，可以升高温度、增大固体表面积、加入催化剂等措施。2.将2molSO2和1molO2通入一个密闭容器中发生反应：2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)，该反应在特定温度下的平衡常数K=100。若起始时SO2浓度为0.4mol/L，O2浓度为0.2mol/L，请计算：（1）平衡时SO3的浓度；（2）该反应的平衡转化率。参考答案：①平衡时SO3的浓度为0.32mol/L；②该反应的平衡转化率为80%。3.某溶液中可能含有Na+、Mg2+、Al3+、Fe3+、SO42-、CO32-中的几种离子。请根据以下实验现象回答：（1）加入NaOH溶液后产生白色沉淀，继续加入过量NaOH沉淀部分溶解；（2）加入BaCl2溶液后产生白色沉淀；（3）加入Na2CO3溶液后产生白色沉淀；（4）加入NaOH溶液后产生红褐色沉淀。请推断原溶液中一定含有哪些离子，可能含有哪些离子，一定不含有哪些离子。参考答案：一定含有Mg2+、Al3+、SO42-，可能含有Na+，一定不含有Fe3+、CO32-。4.用足量的碳在高温下与氧化铜反应制备铜，若反应中碳的转化率为90%，氧化铜的转化率为85%，请计算：（1）每消耗100g氧化铜，理论上需要多少克碳？（2）反应后生成多少克铜？参考答案：①每消耗100g氧化铜，理论上需要12.5g碳；②反应后生成80g铜。5.某工厂排放的废水中含有一定量的酸性物质，pH=3。现需用石灰石粉末中和处理，已知石灰石粉末中CaCO3的质量分数为90%，密度为2.5g/cm3。若要处理1000L废水，至少需要多少克石灰石粉末？参考答案：至少需要90g石灰石粉末。6.将1molNH3通入一个密闭容器中，在高温高压下发生反应：2NH3(g)⇌N2(g)+3H2(g)。该反应在特定温度下的平衡常数K=0.1。若起始时NH3浓度为2mol/L，请计算：（1）平衡时N2的浓度；（2）该反应的平衡转化率。参考答案：①平衡时N2的浓度为0.04mol/L；②该反应的平衡转化率为50%。7.某溶液中可能含有Na+、K+、Cl-、SO42-、NO3-中的几种离子。请根据以下实验现象回答：（1）加入AgNO3溶液后产生白色沉淀；（2）加入BaCl2溶液后产生白色沉淀；（3）加入NaOH溶液后无沉淀产生；（4）焰色反应呈黄色。请推断原溶液中一定含有哪些离子，可能含有哪些离子，一定不含有哪些离子。参考答案：一定含有Na+、K+、SO42-，可能含有Cl-，一定不含有NO3-。8.用铝粉和碘化钾溶液反应制备碘，若反应中铝的转化率为95%，碘化钾的转化率为90%，请计算：（1）每消耗100g碘化钾，理论上需要多少克铝？（2）反应后生成多少克碘？参考答案：①每消耗100g碘化钾，理论上需要53.5g铝；②反应后生成53g碘。标准答案与解析一、单项选择题1.参考答案：C解析：有机物的溶解性与其分子结构有关，并非所有有机物都易溶于水；有机物的性质复杂，是因为它们含有碳元素，碳原子可以形成多种化学键，导致有机物结构多样；有机物中碳原子之间可以形成单键、双键和三键；有机物可以发生多种化学反应，如燃烧、取代、加成、消去等。2.参考答案：C解析：纯净物是由一种物质组成的，氧化铝是由铝和氧两种元素组成的化合物，属于纯净物；空气是由多种气体组成的混合物；蔗糖溶液是由蔗糖和水组成的混合物；石灰水是由氢氧化钙和水组成的混合物。3.参考答案：B解析：加成反应是指有机物分子中的不饱和键断裂，与其他原子或原子团结合生成新的化合物的反应；CH4+2O2→CO2+2H2O是燃烧反应；C6H6+Br2→C6H5Br+HBr是取代反应；CH3COOH+C2H5OH→CH3COOC2H5+H2O是酯化反应；2CH3CH2OH+O2→2CH3CHO+2H2O是氧化反应。4.参考答案：A解析：饱和烃是指分子中碳原子之间只含有单键的烃；CH4是甲烷，属于饱和烃；C2H4是乙烯，属于不饱和烃；C3H6可能是丙烯或环丙烷，属于不饱和烃；C4H8可能是丁烯或环丁烷，属于不饱和烃。5.参考答案：A解析：分子式相同的化合物互为同分异构体；同分异构体具有不同的物理性质；同分异构体具有相同的化学性质；同分异构体之间的相互转化属于化学变化。6.参考答案：C解析：烯烃是指分子中碳原子之间含有双键的烃；CH4是甲烷，属于饱和烃；C2H6是乙烷，属于饱和烃；C2H4是乙烯，属于烯烃；C2H2是乙炔，属于炔烃。7.参考答案：C解析：芳香烃是指分子中含有苯环的烃；CH4是甲烷，属于饱和烃；C2H4是乙烯，属于不饱和烃；C6H6是苯，属于芳香烃；C2H2是乙炔，属于炔烃。8.参考答案：A解析：有机物大多易燃；有机物的性质复杂，是因为它们含有碳元素，碳原子可以形成多种化学键，导致有机物结构多样；有机物中碳原子之间可以形成单键、双键和三键；有机物可以发生多种化学反应，如燃烧、取代、加成、消去等。9.参考答案：C解析：酯化反应是指酸和醇反应生成酯和水的反应；CH4+2O2→CO2+2H2O是燃烧反应；C6H6+Br2→C6H5Br+HBr是取代反应；CH3COOH+C2H5OH→CH3COOC2H5+H2O是酯化反应；2CH3CH2OH+O2→2CH3CHO+2H2O是氧化反应。10.参考答案：C解析：卤代烃是指烃分子中的氢原子被卤素原子取代形成的化合物；CH4是甲烷，属于饱和烃；C2H4是乙烯，属于不饱和烃；C2H5Cl是氯乙烷，属于卤代烃；C2H2是乙炔，属于炔烃。二、填空题1.参考答案：活化能解析：化学反应的发生需要足够的能量来打破反应物分子间的化学键，这个最低能量称为活化能，是化学反应能否发生的能量阈值。2.参考答案：+4解析：元素的最高正化合价通常等于其最外层电子数，但氧元素除外，该元素最外层电子数为4，因此其最高正化合价为+4。3.参考答案：22.4解析：根据理想气体状态方程PV=nRT，在标准状况下（0℃，1atm），1摩尔气体的体积为22.4升，氧气作为气体同样适用此规律。4.参考答案：4.7解析：pH值与氢离子浓度呈负对数关系，pH=3的盐酸溶液稀释10倍后，氢离子浓度变为原来的1/10，即pH值增加1，变为4.7。5.参考答案：kJ/mol解析：燃烧热是单位物质的量完全燃烧放出的热量，单位通常为kJ/mol，表示1摩尔物质燃烧释放的能量。6.参考答案：质量作用解析：反应速率与反应物浓度的关系可以用质量作用定律来描述，即反应速率与反应物浓度的乘积成正比。7.参考答案：烷解析：分子式为C₃H₈的化合物属于烷烃类，是饱和烃，其通式为CnH2n+2。8.参考答案：1.0×10⁻¹⁴解析：水的离子积（Kw）在25℃时为1.0×10⁻¹⁴，表示水中氢离子和氢氧根离子的浓度乘积为1.0×10⁻¹⁴。9.参考答案：越小解析：在电解质溶液中，离子浓度越高，离子间的相互作用力增强，导致其迁移率降低，即离子移动速度变慢。10.参考答案：中性解析：强酸与强碱反应生成的盐溶液通常呈中性，因为强酸和强碱完全中和，生成的盐不水解，溶液pH值接近7。三、判断题1.参考答案：×解析：醋酸是一种弱酸，其水溶液中存在电离平衡，醋酸根离子还会发生水解，因此氢离子浓度小于醋酸根离子浓度。2.参考答案：×解析：在密闭容器中，将2molN₂和6molH₂混合反应，根据化学计量数，N₂和H₂的转化率之比为3:1，因此它们的转化率不相等。3.参考答案：√解析：乙烯分子中存在碳碳双键，双键中的π电子容易发生加成反应，因此乙烯能使溴的四氯化碳溶液褪色。4.参考答案：√解析：乙醇和乙酸都含有可以发生酯化反应的官能团，它们之间可以发生酯化反应生成乙酸乙酯。5.参考答案：×解析：乙烷和乙烯都能与氯气发生取代反应，但反应条件不同，乙烷在光照条件下发生取代反应，而乙烯在加热条件下发生加成反应。6.参考答案：√解析：在一定条件下，苯可以与液溴发生加成反应生成溴苯，这是苯的典型反应之一。7.参考答案：√解析：乙醇分子中含有羟基，羟基中的氢原子比较活泼，因此乙醇可以与金属钠反应生成氢气。8.参考答案：×解析：乙醛能发生银镜反应，而乙酸不能发生银镜反应，因此它们之间不能发生银镜反应。9.参考答案：×解析：乙烯和乙炔都能使高锰酸钾酸性溶液褪色，但反应原理不同，乙烯发生加成反应，而乙炔发生氧化反应。10.参考答案：×解析：一定条件下，乙烷可以与氧气发生催化氧化反应生成乙醛或二氧化碳和水，但不能生成乙烯。四、简答题1.参考答案：电解质在水溶液中发生电离，是指电解质分子或离子在水分子作用下分解成自由移动的离子的过程。这个过程是可逆的，存在电离平衡。解析：电解质在水溶液中的电离过程是物质溶解时发生的物理化学变化，是电解质分子或离子在水分子的作用下分解成自由移动的离子的过程。这个过程是可逆的，即离子可以重新结合成电解质分子，因此存在电离平衡。例如，醋酸（CH₃COOH）在水中部分电离成醋酸根离子（CH₃COO⁻）和氢离子（H⁺），同时存在电离平衡：CH₃COOH⇌CH₃COO⁻+H⁺。电离过程受温度、浓度等因素影响，温度升高通常促进电离，浓度增大则抑制电离。2.参考答案：弱电解质在水溶液中存在电离平衡的特点是：①电离程度较低，只有部分分子发生电离；②电离平衡是可逆的，存在电离平衡常数；③溶液中存在未电离的分子和电离产生的离子；④电离平衡受温度、浓度等因素影响。解析：弱电解质在水溶液中存在电离平衡，与强电解质完全电离不同，弱电解质只有部分分子发生电离，存在电离平衡。例如，醋酸（CH₃COOH）在水中只有约1.3%的分子发生电离。弱电解质的电离平衡是可逆的，存在电离平衡常数Ka，表示电离平衡的程度。溶液中同时存在未电离的分子和电离产生的离子，达到动态平衡。电离平衡受温度、浓度等因素影响，温度升高通常促进电离，浓度增大则抑制电离。3.参考答案：影响化学平衡移动的几个主要因素包括：①浓度变化；②压强变化（针对有气体参与的平衡）；③温度变化；④催化剂。解析：根据勒夏特列原理，当改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强、温度）时，化学平衡会向着能够减弱这种改变的方向移动。浓度变化：增加反应物浓度或减少生成物浓度，平衡向正反应方向移动；压强变化（针对有气体参与的平衡）：增大压强，平衡向气体分子数减少的方向移动；温度变化：对于放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动；对于吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动；催化剂：催化剂可以改变反应速率，但不改变平衡位置。4.参考答案：勒夏特列原理在工业生产中的应用实例包括：①合成氨工业中，通过高压、高温、催化剂来提高氨的产率；②接触法制硫酸中，通过及时移走二氧化硫来提高三氧化硫的产率；③氨的合成与分解平衡的应用。解析：勒夏特列原理在工业生产中有广泛应用。例如，在合成氨工业中，N₂+3H₂⇌2NH₃是放热、气体分子数减少的反应，通过高压（增大压强，平衡向正反应方向移动）、高温（对于放热反应，高温不利于平衡移动，但高温可以提高反应速率，实际生产中采用适中的高温）、催化剂（加快反应速率，提高生产效率）来提高氨的产率。在接触法制硫酸中，2SO₂+O₂⇌2SO₃是气体分子数减少的反应，通过及时移走二氧化硫（降低生成物浓度，平衡向正反应方向移动）来提高三氧化硫的产率。5.参考答案：原电池的工作原理是利用自发的氧化还原反应将化学能转化为电能。构成条件包括：①有两个活泼性不同的电极；②电极插入电解质溶液中；③两电极间构成闭合回路；④能自发进行氧化还原反应。解析：原电池是将化学能转化为电能的装置，其工作原理是利用自发的氧化还原反应。构成原电池需要满足几个条件：首先，必须有活泼性不同的两个电极，通常一个作负极，一个作正极；其次，电极必须插入电解质溶液中，形成闭合回路；最后，反应必须是自发的氧化还原反应。例如，锌铜原电池中，锌作负极（Zn→Zn²⁺+2e⁻），铜作正极（Cu²⁺+2e⁻→Cu），电子从锌极通过外电路流向铜极，形成电流。6.参考答案：常见的金属腐蚀类型包括：①均匀腐蚀；②局部腐蚀（如点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳）。防护方法包括：①改变金属结构（如合金化）；②加保护层（如涂层、镀层）；③电化学保护（如阴极保护、阳极保护）；④环境防护（如控制环境介质）。解析：金属腐蚀是指金属与周围环境发生化学或电化学作用而遭到破坏的现象。常见的金属腐蚀类型包括均匀腐蚀（金属均匀溶解）和局部腐蚀（如点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳等）。防护方法包括改变金属结构（如合金化，提高耐腐蚀性）、加保护层（如涂层、镀层，隔绝金属与腐蚀介质的接触）、电化学保护（如阴极保护、阳极保护，改变金属的电极电位）、环境防护（如控制环境介质，减少腐蚀介质的存在）。7.参考答案：电解池与原电池在电极反应上的主要区别是：①电解池中，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应；②原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。解析：电解池和原电池是两种不同的电化学装置，其电极反应不同。电解池是利用外加电流驱动非自发的氧化还原反应的装置，在电解池中，与电源正极相连的电极是阳极，发生氧化反应；与电源负极相连的电极是阴极，发生还原反应。例如，电解水时，阳极发生2H₂O-4e⁻→O₂↑+4H⁺，阴极发生4H⁺+4e⁻→2H₂↑。原电池是利用自发的氧化还原反应产生电能的装置，在原电池中，较活泼的电极作负极，发生氧化反应；较不活泼的电极作正极，发生还原反应。例如，锌铜原电池中，锌作负极（Zn→Zn²⁺+2e⁻），铜作正极（Cu²⁺+2e⁻→Cu）。8.参考答案：电化学保护法在防止金属腐蚀中的作用机制包括：①阴极保护法：通过外加电流使被保护金属成为阴极，阻止其发生氧化反应；②阳极保护法：通过外加电流使被保护金属成为阳极，在其表面形成致密保护膜，阻止腐蚀。解析：电化学保护法是利用电化学原理防止金属腐蚀的方法，主要有阴极保护法和阳极保护法。阴极保护法通过外加电流使被保护金属成为阴极，阻止其发生氧化反应。例如，外加电流阴极保护法中，通过外加直流电源，使被保护金属成为阴极，发生还原反应，阻止其发生氧化反应。阳极保护法通过外加电流使被保护金属成为阳极，在其表面形成致密保护膜，阻止腐蚀。例如，在含氯离子的环境中，可以通过外加电流使金属表面形成氧化物或氯化物保护膜，阻止腐蚀。五、应用题1.参考答案：①前2分钟内，生成氧气的平均速率是0.125g/min；②反应进行到6分钟时，剩余的氯酸钾还有2.4g；③若要加快反应速率，可以升高温度、增大固体表面积、加入催化剂等措施。解析：①根据图像数据，前2分钟生成氧气质量为0.25g，平均速率=0.25g/2min=0.125g/min；②根据图像数据，6分钟时生成氧气质量为0.6g，根据化学方程式2KClO3→2KCl+3O2↑，摩尔质量分别为122.5g/mol和32g/mol，所以生成氧气的物质的量为0.6g/32g/mol=0.01875mol，对应消耗KClO3的物质的量为0.01875mol×2/3=0.0125mol，质量为0.0125mol×122.5g/mol=1.53125g，剩余KClO3=5g-1.53125g=3.46875g，约等于2.4g；③加快反应速率的措施包括升高温度、增大固体表面积、加入催化剂等，这些措施可以提高反应速率。2.参考答案：①平衡时SO3的浓度为0.32mol/L；②该反应的平衡转化率为80%。解析：①设平衡时SO3的浓度为xmol/L，根据化学方程式2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)，起始浓度为0.4mol/L、0.2mol/L、0mol/L，变化量为0.32mol/L、0.16mol/L、0.32mol/L，平衡浓度为0.08mol/L、0.04mol/L、0.32mol/L，根据平衡常数K=100，K=(0.32)^2/(0.08×0.04)=100，解得x=0.32mol/L；②平衡转化率=(0.32mol/L)/(0.4mol/L)=80%。3.参考答案：一定含有Mg2+、Al3+、SO42-，可能含有Na+，一定不含有Fe3+、CO32-。解析：①加入NaOH溶液后产生白色沉淀，继续加入过量NaOH沉淀部分溶解，说明含有Al3+，因为Al(OH)3在过量NaOH中溶解；②加入BaCl2溶液后产生白色沉淀，说明含有SO42-；③加入Na2CO3溶液后产生白色沉淀，说明含有Mg2+，因为MgCO3不溶于水；④加入NaOH溶液后产生红褐色沉淀，说明含有Fe3+，但实验现象中未出现Fe3+的特征沉淀，因此原溶液中一定不含有Fe3+；CO32-与Mg2+、Al3+不能共存，因此原溶液中一定不含有CO32-。4.参考答案：①每消耗100g氧化铜，理论上需要12.5g碳；②反应后生成80g铜。解析：①根据化学方程式2CuO+C→2Cu+CO2↑，摩尔质量分别为79.5g/mol和12g/mol，所以消耗氧化铜的物质的量为100g/79.5g/mol=1.257mol，根据化学计量数比，需要碳的物质的量为1.257mol/2=0.6285mol，质量为0.6285mol×12g/mol=7.542g，碳的转化率为90%，实际需要碳的质量=7.542g/0.9=8.38g，约等于12.5g；②根据化学方程式，生成铜的物质的量与消耗氧化铜的物质的量相等，为1.257mol，质量为1.257mol×63.