Question

現有A、B、C、D、E五種可溶性強電解質，它們在水中可電離產生下列離子（各離子不重復）：
陽離子：H⁺、Na⁺、Al³⁺、Ag⁺、Ba²⁺   陰離子：OH^-、Cl^-、CO₃^2-、NO₃^-、SO₄^2-
已知：①A、B兩溶液呈堿性，C、D、E溶液呈酸性。
②向E溶液中逐滴滴加B溶液至過量，沉淀量先增加后減少但不消失。
③D溶液與另外四種溶液反應都能產生沉淀。
請回答下列問題：
（1）寫出A與D的化學式： A______________，D_______________。
（2）寫出A與E溶液反應的離子方程式：____________________________________。
（3）已知：NaOH（aq）＋HNO₃（aq）＝NaNO₃（aq）＋H₂O（1）△H＝－akJ·mol^-1．請寫出表示相同條件下B與C的稀溶液反應的中和熱的熱化學方程式：________________。
（4）若25℃時，C、E及醋酸三種溶液的pH＝4,則E和C溶液中由水電離出的c（H⁺）的比是_______________；將C與醋酸混合，醋酸的電離程度將____________（填“增大”“不變”或“減小”）（水的濃度視為常數）.
（5）用惰性電極電解0．1mol·L^-1 D與0．1mol·L^-1C各100mL混合后的溶液，電解一段時間后，陰極質量_________（填“增大”“不變”或“減小”，下同）；溶液的pH____________.
（6）向（5）中所得溶液中加入足量鐵粉，則所能溶解的鐵粉質量為___________g。

Answer 1

（1）Na₂CO₃     AgNO₃(每空1分) 
(2)2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Al(OH)₃↓+3CO₂↑(2分)
(3)Ba(OH)₂(aq)+HCl(aq)=BaCl₂(aq)+H₂O(l) △H=-aKJ·mol^-1(2分)
(4)10⁶：1(2分) 不變(2分)
(5)不變(1分)   減小(1分)           (6)0.21(2分)

試題分析：
本題考查的是離子推斷的綜合題。主要與離子共存，電解質的電離，及基本概念中離子方程式的書寫，反應原理中的水的電離，電解池，及相關計算等綜合在一起。題目綜合性較強。根據題意告知A、B、C、D、E五種可溶性強電解質，并且A、B兩溶液呈堿性，根據離子共存的知識判斷。CO₃^2-不能與H⁺、Al³⁺、Ag⁺、Ba²⁺共存，不滿足題目要求中可溶性強電解質。所以CO₃^2-只能與Na⁺結合成Na₂CO₃。顯然OH^-不能與：H⁺、Al³⁺、Ag⁺結合。那只有與Ba²⁺結合形成Ba(OH)₂。所以A、B應是Na₂CO₃、Ba(OH)₂中的任一種。
Ag⁺不能與Cl^-、SO₄^2-共存。所以只能與NO₃^-形成AgNO₃。而根據信息向E溶液中逐滴滴加B溶液至過量，沉淀量先增加后減少但不消失。沉淀增加后又減少，所以說明存在Al³⁺，所以得出B是Ba(OH)₂，A是Na₂CO₃。沉淀又沒完全消失，所以可推斷出陰離子是SO₄^2-。所以可推出E是Al₂(SO₄)₃。剩下離子只有兩種：陽離子是H⁺，而陰離子有Cl^-。二者結合得HCl。根據D溶液與另外四種溶液反應都能產生沉淀可推斷出D是AgNO₃。所以綜上所述可推斷出各物質依次為：A：Na₂CO₃  B：Ba(OH)₂ C：HCl D：AgNO₃ E：Al₂(SO₄)₃
（1）A為Na₂CO₃     D為AgNO₃
（2）Na₂CO₃與Al₂(SO₄)₃反應，發生雙水解。離子方程式：2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Al(OH)₃↓+3CO₂↑。
（3）已知：NaOH（aq）＋HNO₃（aq）＝NaNO₃（aq）＋H₂O（1）△H＝－akJ·mol^-1．請寫出表示相同條
件下Ba(OH)₂與HCl的稀溶液反應的中和熱的熱化學方程式：根據中和熱的定義是酸與堿反應生成1molH₂O所放出的熱量，再把各物質狀態分別標出得到：Ba(OH)₂(aq)+HCl(aq)=BaCl₂(aq)+H₂O(l)  △H=-aKJ·mol^-1。
（4）HCl的pH＝4，c(H⁺)=10^-4mol/L，c(OH^-)=10^-10 mol/L，由水電離出的c (OH^-)=10^-10 mol/L,所以由水電離出的c（H⁺）=10^-10 mol/L，Al₂(SO₄)₃溶液的pH＝4，由于Al³⁺的水解促進水的電離使得溶液顯酸性，所以c(H⁺)=10^-4mol/L，溶液中的H⁺全部來自于水，所以由水電離出的c（H⁺）=10^-4mol/L。所以二者比值為10⁶：1。將HCl與醋酸混合，醋酸的電離程度將不變。二者c（H⁺）=10^-4mol/L，所以混合后c（H⁺）=10^-4mol/L。對于水的電離平衡沒有影響。
（5）0．1mol·L^-1AgNO₃與0．1mol·L^-1 HCl各100mL混合后，所得溶液為）0．05mol·L^-1HNO₃溶液和AgCl。所以此時用惰性電極電解，電解的實質是電解水。陽極析出氧氣，陰極析出氫氣。電解一段時間后，陰極質量不變；溶液的酸性增強，pH減小。
（6）向（5）中所得溶液中加入足量鐵粉，(5)中溶液中n(HNO₃)=0.01mol。足量鐵粉與HNO₃反應，則有3Fe~8 HNO₃，n(Fe)=n(HNO₃)，m(Fe)=×63g/mol×0.01mol=0.21g