Question

17．5种固体物质A、B、C、D、E由表中不同的阴阳离子组成，它们均易溶于水．

阳离子	Na+　 Al3+Fe3+　 Cu2+、Ba2+
阴离子	OH-　Cl-　CO32-　NO3-　SO4-

分别取它们的水溶液进行实验，结果如下：①A溶液与C溶液混合后产生蓝色沉淀，向该沉淀中加入足量稀HNO₃，沉淀部分溶解，剩余白色固体；②B溶液与E溶液混合后产生红褐色沉淀，同时产生大量气体；
③少量C溶液与D溶液混合后产生白色沉淀，过量C溶液与D溶液混合后无现象；
④B溶液与D溶液混合后无现象；
⑤将38.4g Cu片投入装有足量D溶液的试管中，Cu片不溶解，再滴加1.6mol•L^-1稀H₂SO₄，Cu逐渐溶解，管口附近有红棕色气体出现．
（1）据此推断A、C的化学式为：ACuSO₄；CBa（OH）₂．
（2）写出步骤②中发生反应的化学方程式2Fe³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+3CO₂↑．
（3）D溶液中滴入石蕊试液，现象是由无色变成红色，原因是Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺（用离子方程式说明）．
（4）步骤⑤中若要将Cu片完全溶解，至少加入稀H₂SO₄的体积是500mL．
（5）现用500mL 3mol•L^-1的E溶液充分吸收11.2L CO₂气体（标准状况 下），反应后溶液中各离子的物质量浓度由小到大的顺序为c（H⁺）＜c（OH^-）＜c（CO₃^2-）＜c（HCO₃^-）＜c（Na⁺）．
（6）若用惰性电极电解A和B的混合溶液，溶质的物质的量均为0.1mol，请在坐标系中画出通电后阳极产生气体的体积（标准状况下）V与通过电子的物质的量n的关系（不考虑气体溶于水）．

Answer 1

分析 5种固体物质A、B、C、D、E由表中不同的阴阳离子组成，它们均易溶于水，由离子共存可知，一定含有：Na₂CO₃、Ba（OH）₂，
①A溶液与C溶液混合后产生蓝色沉淀，向该沉淀中加入足量稀HNO₃，沉淀部分溶解，剩余白色固体，说明生成氢氧化铜与硫酸钡，故A、C分别为Ba（OH）₂、CuSO₄中的一种；
②B溶液与E溶液混合后产生红褐色沉淀，同时产生大量气体，说明生成氢氧化铁与二氧化碳，应碳酸钠与铁盐发生双水解反应，B、E分别为Na₂CO₃、铁盐中的一种；
③少量C溶液与D溶液混合后产生白色沉淀，过量C溶液与D溶液混合后无现象，结合①可知，C为Ba（OH）₂、D为铝盐，故A为CuSO₄；
④B溶液与D溶液混合后无现象，结合②可知，B为铁盐，E为Na₂CO₃，
⑤将38.4g Cu片投入装有足量D溶液的试管中，Cu片不溶解，再滴加1.6mol•L^-1稀H₂SO₄，Cu逐渐溶解，管口附近有红棕色气体出现，D含有NO₃^-，结合③可知D为Al（NO₃）₃，
综上所述，可知B中含有Cl^-，故B为FeCl₃，据此解答．

解答 解：（1）此推断A、C的化学式为CuSO₄、Ba（OH）₂ ，故答案为：CuSO₄；Ba（OH）₂；
（2）步骤②，E为Na₂CO₃溶液，B为FeCl₃溶液，二者发生双水解反应生成氢氧化铁沉淀和二氧化碳，则其反应方程式为：2Fe³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+3CO₂↑；
故答案为：2Fe³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+3CO₂↑；
（3）D为Al（NO₃）₃溶液，铝盐溶液显酸性，因为铝离子水解生成氢离子，即 Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，所以向溶液中滴入石蕊试液，溶液会由无色变成红色；
故答案为：由无色变成红色； Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺；
（4）38.4 g Cu的物质的量为：$\frac{38.4g}{64g/mol}$=0.6mol，步骤⑤中发生的离子反应方程式为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO+4H₂O，若要将Cu片完全溶解，需要氢离子的物质的量为1.6mol，故至少加入稀H₂SO₄的体积设为V，即1.6mol/L×V×2=1.6mol，解V=500mL，
故答案为：500；
（5）500mL 3mol•L^-1的Na₂CO₃溶液中的Na₂CO₃物质的量=0.5L×3mol/L=1.5mol，11.2L CO₂的物质的量=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，发生反应Na₂CO₃+CO₂+H₂O=2NaHCO₃，由方程式可知，生成1molNaHCO₃，剩余1molNa₂CO₃，溶液中钠离子浓度最大，碳酸氢根与碳酸根都水解，溶液呈碱性，碳酸氢根的水解程度小于碳酸根水解程度，故溶液中离子浓度：c（H⁺）＜c（OH^-）＜c（CO₃^2-）＜c（HCO₃^-）＜c（Na⁺），
故答案为：c（H⁺）＜c（OH^-）＜c（CO₃^2-）＜c（HCO₃^-）＜c（Na⁺）；
（6）若用惰性电极电解CuSO₄和FeCl₃的混合溶液，溶质的物质的量均为0.1mol，
首先，阳极发生反应：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，则n（电子）=$\frac{V}{22.4}$×2=$\frac{V}{11.2}$，即V=11.2n，根据氯原子守恒可知，生成氯气的最大体积=$\frac{0.1mol×3}{2}$×22.4L/mol=3.36L，此时转移电子物质的量为0.3mol；
然后，阳极发生反应：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，则n（电子）=$\frac{V}{22.4}$×4=，即V=5.6n，
故通电后阳极产生气体的体积（标准状况下）V与通过电子的物质的量n的关系为：，
故答案为：．

点评 本题考查了离子性质和离子共存的分析判断，题目综合性较强，涉及无机物推断、离子检验、盐类水解、离子浓度比较、电解原理等，需要学生熟练掌握基础知识，有利于考查学生的推理能力，难度中等．