Question

17．5種固體物質(zhì)A、B、C、D、E由表中不同的陰陽離子組成，它們均易溶于水．

陽離子	Na+　 Al3+Fe3+　 Cu2+、Ba2+
陰離子	OH-　Cl-　CO32-　NO3-　SO4-

分別取它們的水溶液進行實驗，結(jié)果如下：①A溶液與C溶液混合后產(chǎn)生藍色沉淀，向該沉淀中加入足量稀HNO₃，沉淀部分溶解，剩余白色固體；②B溶液與E溶液混合后產(chǎn)生紅褐色沉淀，同時產(chǎn)生大量氣體；
③少量C溶液與D溶液混合后產(chǎn)生白色沉淀，過量C溶液與D溶液混合后無現(xiàn)象；
④B溶液與D溶液混合后無現(xiàn)象；
⑤將38.4g Cu片投入裝有足量D溶液的試管中，Cu片不溶解，再滴加1.6mol•L^-1稀H₂SO₄，Cu逐漸溶解，管口附近有紅棕色氣體出現(xiàn)．
（1）據(jù)此推斷A、C的化學式為：ACuSO₄；CBa（OH）₂．
（2）寫出步驟②中發(fā)生反應的化學方程式2Fe³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+3CO₂↑．
（3）D溶液中滴入石蕊試液，現(xiàn)象是由無色變成紅色，原因是Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺（用離子方程式說明）．
（4）步驟⑤中若要將Cu片完全溶解，至少加入稀H₂SO₄的體積是500mL．
（5）現(xiàn)用500mL 3mol•L^-1的E溶液充分吸收11.2L CO₂氣體（標準狀況 下），反應后溶液中各離子的物質(zhì)量濃度由小到大的順序為c（H⁺）＜c（OH^-）＜c（CO₃^2-）＜c（HCO₃^-）＜c（Na⁺）．
（6）若用惰性電極電解A和B的混合溶液，溶質(zhì)的物質(zhì)的量均為0.1mol，請在坐標系中畫出通電后陽極產(chǎn)生氣體的體積（標準狀況下）V與通過電子的物質(zhì)的量n的關系（不考慮氣體溶于水）．

Answer 1

分析 5種固體物質(zhì)A、B、C、D、E由表中不同的陰陽離子組成，它們均易溶于水，由離子共存可知，一定含有：Na₂CO₃、Ba（OH）₂，
①A溶液與C溶液混合后產(chǎn)生藍色沉淀，向該沉淀中加入足量稀HNO₃，沉淀部分溶解，剩余白色固體，說明生成氫氧化銅與硫酸鋇，故A、C分別為Ba（OH）₂、CuSO₄中的一種；
②B溶液與E溶液混合后產(chǎn)生紅褐色沉淀，同時產(chǎn)生大量氣體，說明生成氫氧化鐵與二氧化碳，應碳酸鈉與鐵鹽發(fā)生雙水解反應，B、E分別為Na₂CO₃、鐵鹽中的一種；
③少量C溶液與D溶液混合后產(chǎn)生白色沉淀，過量C溶液與D溶液混合后無現(xiàn)象，結(jié)合①可知，C為Ba（OH）₂、D為鋁鹽，故A為CuSO₄；
④B溶液與D溶液混合后無現(xiàn)象，結(jié)合②可知，B為鐵鹽，E為Na₂CO₃，
⑤將38.4g Cu片投入裝有足量D溶液的試管中，Cu片不溶解，再滴加1.6mol•L^-1稀H₂SO₄，Cu逐漸溶解，管口附近有紅棕色氣體出現(xiàn)，D含有NO₃^-，結(jié)合③可知D為Al（NO₃）₃，
綜上所述，可知B中含有Cl^-，故B為FeCl₃，據(jù)此解答．

解答 解：（1）此推斷A、C的化學式為CuSO₄、Ba（OH）₂ ，故答案為：CuSO₄；Ba（OH）₂；
（2）步驟②，E為Na₂CO₃溶液，B為FeCl₃溶液，二者發(fā)生雙水解反應生成氫氧化鐵沉淀和二氧化碳，則其反應方程式為：2Fe³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+3CO₂↑；
故答案為：2Fe³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+3CO₂↑；
（3）D為Al（NO₃）₃溶液，鋁鹽溶液顯酸性，因為鋁離子水解生成氫離子，即 Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，所以向溶液中滴入石蕊試液，溶液會由無色變成紅色；
故答案為：由無色變成紅色； Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺；
（4）38.4 g Cu的物質(zhì)的量為：$\frac{38.4g}{64g/mol}$=0.6mol，步驟⑤中發(fā)生的離子反應方程式為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO+4H₂O，若要將Cu片完全溶解，需要氫離子的物質(zhì)的量為1.6mol，故至少加入稀H₂SO₄的體積設為V，即1.6mol/L×V×2=1.6mol，解V=500mL，
故答案為：500；
（5）500mL 3mol•L^-1的Na₂CO₃溶液中的Na₂CO₃物質(zhì)的量=0.5L×3mol/L=1.5mol，11.2L CO₂的物質(zhì)的量=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，發(fā)生反應Na₂CO₃+CO₂+H₂O=2NaHCO₃，由方程式可知，生成1molNaHCO₃，剩余1molNa₂CO₃，溶液中鈉離子濃度最大，碳酸氫根與碳酸根都水解，溶液呈堿性，碳酸氫根的水解程度小于碳酸根水解程度，故溶液中離子濃度：c（H⁺）＜c（OH^-）＜c（CO₃^2-）＜c（HCO₃^-）＜c（Na⁺），
故答案為：c（H⁺）＜c（OH^-）＜c（CO₃^2-）＜c（HCO₃^-）＜c（Na⁺）；
（6）若用惰性電極電解CuSO₄和FeCl₃的混合溶液，溶質(zhì)的物質(zhì)的量均為0.1mol，
首先，陽極發(fā)生反應：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，則n（電子）=$\frac{V}{22.4}$×2=$\frac{V}{11.2}$，即V=11.2n，根據(jù)氯原子守恒可知，生成氯氣的最大體積=$\frac{0.1mol×3}{2}$×22.4L/mol=3.36L，此時轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為0.3mol；
然后，陽極發(fā)生反應：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，則n（電子）=$\frac{V}{22.4}$×4=，即V=5.6n，
故通電后陽極產(chǎn)生氣體的體積（標準狀況下）V與通過電子的物質(zhì)的量n的關系為：，
故答案為：．

點評 本題考查了離子性質(zhì)和離子共存的分析判斷，題目綜合性較強，涉及無機物推斷、離子檢驗、鹽類水解、離子濃度比較、電解原理等，需要學生熟練掌握基礎知識，有利于考查學生的推理能力，難度中等．