Question

5種固體物質A、B、C、D、E由下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，結果如下：
①A溶液與C溶液混合后產生藍色沉淀，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溶液混合后產生紅褐色沉淀，同時產生大量氣體；
③少量C溶液與D溶液混合后產生白色沉淀，過量C溶液與D溶液混合后無現象；
④B溶液與D溶液混合后無現象；
⑤將38.4 g Cu片投入裝有足量D溶液的試管中，Cu片不溶解，再滴加1.6 mol·L^－1稀H₂SO₄，Cu逐漸溶解，管口附近有紅棕色氣體出現。
（1）據此推斷A、C的化學式為：A             ；C             。
（2）寫出步驟②中發生反應的化學方程式                                   。
（3）D溶液中滴入石蕊試液，現象是                                          ，
原因是                                            (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               mL。
（5）現用500 mL 3 mol·L^－1的E溶液充分吸收11.2 L CO₂氣體(標準狀況 下)，反應后溶液中各離子的物質量濃度由小到大的順序為                                。
（6）若用惰性電極電解A和B的混合溶液，溶質的物質的量均為0.1 mol，請在坐標系中畫出通電后陽極產生氣體的體積(標準狀況下)V與通過電子的物質的量n的關系(不考慮氣體溶于水)。
’

Answer 1

（1）CuSO₄  Ba(OH)₂(各1分)
（2）2FeCl₃+3Na₂CO₃+3H₂O=2Fe(OH)₃↓+3CO₂↑+6NaCl(2分)
（3）溶液由無色變成紅色(2分) Al³⁺+3H₂OAl(OH)₃+3H⁺(2分)　　
（4）500(2分)
（5）c(H⁺)＜c(OH^－)＜c(CO₃^2－)＜c(HCO₃^－)＜c(Na⁺)(2分)
（6）(2分)

試題分析：由①知，A、C反應產生的沉淀中應是氫氧化銅和硫酸鋇沉淀；則A、C是CuSO₄、Ba(OH)₂中的一種；由②知，B、E只能是鹽類，雙水解產生氣體和沉淀，其中含有Fe³⁺、CO₃^2－，且其中必有Na₂CO₃；由③知C為強堿，所以C是Ba(OH)₂，A是CuSO₄；D為鋁鹽；由②④知，E為Na₂CO₃；由⑤知D中有NO₃^－，所以D為Al(NO₃)₃，則B只能為FeCl₃。
（1）A、C的化學式為：CuSO₄、Ba(OH)₂
（2）步驟②是Fe³⁺、CO₃^2－的雙水解反應，化學方程式為2FeCl₃+3Na₂CO₃+3H₂O=2Fe(OH)₃↓+3CO₂↑+6NaCl；
（3）Al(NO₃)₃溶液由于Al³⁺水解而是溶液顯酸性，所以加入石蕊試液，溶液變紅色，離子方程式為Al³⁺+3H₂OAl(OH)₃+3H⁺
（4）根據Cu與稀硝酸反應的離子方程式3Cu+8H⁺+2N₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，得3Cu～8H⁺，38.4 g Cu的物質的量為0.6mol，所以需要硫酸的物質的量是0.8，其體積為500mL；
（5）由題意知n(CO₂)=0.5mol，n(Na₂CO₃)=1.5mol，所以二者反應后溶液中有1mol的NaHO₃，1mol的Na₂CO₃，
Na₂CO₃水解程度大于NaHO₃水解程度，所以溶液中離子濃度由小到大的順序為c(H⁺)＜c(OH^－)＜c(CO₃^2－)＜c(HCO₃^－)＜c(Na⁺)(2分)
（6）陽極先是Cl^-放電，溶液中共有0.3mol Cl^-,根據2 Cl^- +2 e^-= Cl₂↑，得轉移電子0.3mol時產生氣體標準狀況下的體積是3.36L；然后是氫氧根離子放電，4OH^--4 e^-=O₂↑+2H⁺，每轉移0.1mol電子就生成0.56L的氣體，所以圖像如下：
用