Question

17．现有A、B、C、D、E、F六种化合物，其阴阳离子均不同．已知它们的阳离子是K⁺、Ag⁺、Ca²⁺、Ba²⁺、Fe²⁺、Al³⁺，阴离子是Cl^-、OH^-、CH₃COO^-、NO₃^-、SO₄^2-、CO₃^2-，将它们分别配成溶液进行如下实验：
①测得溶液A、C、E呈碱性，且碱性为A＞E＞C；
②向B溶液中滴加稀氨水，先出现沉淀，持续滴加氨水，沉淀消失；
③向D溶液中滴加Ba（NO₃）₂溶液，无明显现象；
④向F溶液中滴加氨水，生成白色絮状沉淀，沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色．
依据上述实验现象，回答下列问题：
（1）实验④中的离子方程式是Fe²⁺+2NH₃•H₂O=Fe（OH）₂↓+2NH₄⁺、4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
（2）E溶液是碳酸钾，判别依据是由①中碱性强弱的顺序可知，E是碳酸盐，六种阳离子中可以与碳酸根形成可溶性盐的只有钾离子，所以E是碳酸钾；
（3）C溶液显碱性的原因CH₃COO^-+H₂O?CH₃COOH+OH^-．-（用离子方程式解释）
（4）常温下pH均为12的E的水溶液和A的水溶液中水电离出的氢离子浓度之比为10¹⁰：1；
（5）向20mL2mol/LD溶液中加入30mlA溶液，充分反应后得到0.78克沉淀，则A溶液的物质的量浓度可能是0.5或2.5mol/L．

Answer 1

分析 ①测得溶液A、C、E呈碱性，三种溶液为碱液或水解呈碱性的溶液，且碱性为A＞E＞C，则A为碱，溶液中含有大量的OH^-离子，OH^-离子与Ag⁺，Ca²⁺，Fe²⁺，Al³⁺等离子不能大量共存，故A只能为Ba（OH）₂，根据越弱越水解，E应为碳酸盐，根据离子共存，只能为K₂CO₃，C为醋酸盐；
②向B溶液中滴加稀氨水，先出现沉淀，继续滴加氨水，沉淀消失，则B中含有银离子，应为硝酸银溶液，加入氨水发生的反应为AgNO₃+NH₃•H₂O=AgOH↓+NH₄NO₃、AgOH+2NH₃•H₂O=Ag（NH₃）₂OH+2H₂O；
③向D溶液中滴加Ba（NO₃）₂溶液，无明显现象，说明D中不含SO₄^2-离子；
④向F溶液中滴加氨水，生成白色絮状沉淀，沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，说明F中含有Fe²⁺离子；
综上分析可知，A为Ba（OH）₂，B为AgNO₃，C为Ca（CH₃COO）₂，D为AlCl₃，E为K₂CO₃，F为FeSO₄，据此进行解答．

解答 解：①测得溶液A、C、E呈碱性，三种溶液为碱液或水解呈碱性的溶液，且碱性为A＞E＞C，则A为碱，溶液中含有大量的OH^-离子，OH^-离子与Ag⁺，Ca²⁺，Fe²⁺，Al³⁺等离子不能大量共存，故A只能为Ba（OH）₂；根据越弱越水解，E应为碳酸盐，根据离子共存，只能为K₂CO₃，C为醋酸盐；
②向B溶液中滴加稀氨水，先出现沉淀，继续滴加氨水，沉淀消失，则B中含有银离子，应为硝酸银溶液，加入氨水发生的反应为：AgNO₃+NH₃•H₂O=AgOH↓+NH₄NO₃、AgOH+2NH₃•H₂O=Ag（NH₃）₂OH+2H₂O；
③向D溶液中滴加Ba（NO₃）₂溶液，无明显现象，说明D中不含SO₄^2-离子，则SO₄^2-离子只能存在于F中；
④向F溶液中滴加氨水，生成白色絮状沉淀，沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，说明F中含有Fe²⁺离子，结合③可知，F为FeSO₄；剩余的钙离子含在C中，即C为Ca（CH₃COO）₂，
综上分析可知，A为Ba（OH）₂，B为AgNO₃，C为Ca（CH₃COO）₂，D为AlCl₃，E为K₂CO₃，F为FeSO₄，
（1）F中含有亚铁离子，加入氨水后亚铁离子与氨水反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁容易被空气中氧气氧化成氢氧化铁，反应的离子方程式为：Fe²⁺+2NH₃•H₂O=Fe（OH）₂↓+2NH₄⁺、4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，
故答案为：Fe²⁺+2NH₃•H₂O=Fe（OH）₂↓+2NH₄⁺、4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
（2）根据分析可知，E应为碳酸盐，六种阳离子中可以与碳酸根形成可溶性盐的只有钾离子，故E为K₂CO₃，
故答案为：碳酸钾；由①中碱性强弱的顺序可知，E是碳酸盐，六种阳离子中可以与碳酸根形成可溶性盐的只有钾离子，所以E是碳酸钾；
（3）C为Ca（CH₃COO）₂，醋酸根离子在溶液中存在水解平衡：CH₃COO^-+H₂O?CH₃COOH+OH^-，溶液显示碱性，
故答案为：CH₃COO^-+H₂O?CH₃COOH+OH^-；
（4）E为K₂CO₃，A为Ba（OH）₂，常温下pH均为12的K₂CO₃的水溶液中氢氧根离子浓度为0.01mol/L，碳酸钾溶液中的氢氧根离子是水电离的，则水电离的氢离子为0.01mol/L；
pH=12的氢氧化钡溶液中氢氧根离子浓度为0.01mol/L，氢氧化钡溶液中的氢离子为水电离的，则水电离的氢离子浓度为：1×10^-12mol/L，
则两溶液中水电离的氢离子浓度之比为：0.01mol/L：1×10^-12mol/L=10¹⁰：1，
故答案为：10¹⁰：1；
（5）A为Ba（OH）₂，D为AlCl₃，向20mL2mol/LAlCl₃溶液中加入30mlBa（OH）₂溶液，充分反应后得到0.78克沉淀，沉淀为氢氧化铝，
设Ba（OH）₂的浓度为c，当NaOH不足时，
 Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓
     3mol        78g
    0.03L×2c      0.78g
解得：c=$\frac{3mol×0.78g}{78g×0.03L×2}$=0.5mol/L，
当Ba（OH）₂使Al（OH）₃部分溶解时，设Ba（OH）₂的物质的量为x，根据反应：
       Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓
      1mol  3mol    78g
0.04mol  0.12mol  3.12g
      Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+H₂O
      78g           1mol
（3.12-0.78）g  （2x-0.12mol）
78g×（2x-0.12mol）=1mol×（3.12-0.78）g，
解得：x=0.075mol，
氢氧化钡溶液的浓度为：$\frac{0.075mol}{0.03L}$=2.5mol/L，
故答案为：0.5或2.5．

点评 本题考查了常见离子的检验，离子方程式的计算，题目难度较大，注意掌握常见离子的性质及检验方法，明确有关离子方程式的计算方法，（5）为难点、易错点，需要明确氢氧根离子的过量与不足情况．