Question

現有五種可溶性物質A、B、C、D、E，它們所含的陰、陽離子互不相同，分別含有五種陽離子K⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Ba²⁺、A1³⁺和五種陰離子Cl^-、OH^-、NO₃^-、CO₃^2-、X中的一種。
（1）某同學通過比較分析，認為無須檢驗就可判斷五種物質中肯定有的兩種物質是_____________和__________。
（2）物質C中含有離子X。為了確定X，現將（1）中的兩種物質記為A和B，當C與A的溶液混合時產生藍色沉淀，向該沉淀中滴入足量稀HNO₃，沉淀部分溶解，剩余白色固體。則X為__________（填字母）。
A．Br^-    B．SO₄^2-    C．CH₃COO^- D．HCO₃^-
（3）將19.2g Cu投入裝有足量D溶液的試管中，Cu不溶解，再滴加稀H₂SO₄，Cu逐漸溶解，管口附近有紅棕色氣體出現，寫出Cu溶解的離子方程式__________，若要將Cu完全溶解，至少應加入H₂SO₄的物質的量是_____ __。
（4）若用惰性電極電解C和D的混合溶液，若溶質的物質的量均為0.1 mol，通電后，當在陰極產生氣體1.12L時，陽極產生的氣體體積為___________L。（氣體體積均為標準狀況，且不考慮氣體在水中的溶解）
（5）將E溶液蒸干后并將所得固體灼燒，最終得到的固體成分是（填化學式）__________。

Answer 1

（1）K₂CO₃；Ba(OH)₂      （2）B
（3）3Cu＋8H^＋＋2NO₃^-＝3Cu^2＋＋2NO↑＋4H₂O；0.4mol  （4）1.68  （5）Fe₂O₃

試題分析：（1）由于Fe³⁺、Cu²⁺、Ba²⁺、A1³⁺和CO₃^2-均不能大量共存，所以一定含有碳酸鉀。又因為Fe³⁺、Cu²⁺、A1³⁺和OH^-均不能大量共存，所以一定還含有氫氧化鋇。
（2）當C與A的溶液混合時產生藍色沉淀，因此C中含有銅離子，藍色沉淀是氫氧化銅。向該沉淀中滴入足量稀HNO₃，沉淀部分溶解，剩余白色固體，因此該白色沉淀是硫酸鋇。所以C是硫酸銅，則A是氫氧化鋇，B是碳酸鉀。X是SO₄^2-，答案選B。
（3）將19.2g Cu投入裝有足量D溶液的試管中，Cu不溶解，這說明D中不含有鐵離子。再滴加稀H₂SO₄，Cu逐漸溶解，管口附近有紅棕色氣體出現，該氣體是NO₂，這說明D中含有NO₃^－，因此D是硝酸鋁。在酸性條件下NO₃^－具有強氧化性，能和金屬銅反應，生成硝酸銅、NO和水。NO被氧化生成紅棕色NO₂，則Cu溶解的離子方程式為3Cu＋8H^＋＋2NO₃^-＝3Cu^2＋＋2NO↑＋4H₂O。19.2g銅的物質的量＝19.2g÷64g/mol＝0.3mol，根據方程式可知，消耗氫離子的物質的量是0.8mol，所以至少需要硫酸的物質的量是0.4mol。
（4）若用惰性電極電解硫酸銅和硝酸鋁的混合溶液，陽極是OH^－放電，陰極是銅離子放電，電極反應式分別是4OH^－－4e^－＝2H₂O＋O₂↑、2Cu^2＋＋4e^－＝2Cu。在陰極產生氣體1.12L，這說明銅離子完全放電，溶液中的氫離子也放電生成氫氣，電極反應式是2H^＋＋2e^－＝H₂↑，氫氣的物質的量＝1.12L÷22.4L/mol＝0.05mol，轉移0.05mol×2＝0.1mol電子。若溶質的物質的量均為0.1 mol，則0.1mol銅離子只能得到0.2mol電子，因此反應中共轉移0.3mol，則氧氣的物質的量＝0.3mol÷3＝0.075mol，標準狀況下的體積＝0.075mol×22.4L/mol＝1.68L。
（5）根據以上分析可知，E是氯化鐵。溶液中鐵離子水解生成氫氧化鐵和氯化氫。由于水解是吸熱的，且生成的氯化氫極易揮發，所以將E溶液蒸干后所得固體是氫氧化鐵，灼燒氫氧化鐵分解生成氧化鐵和水，因此最終得到的固體成分是Fe₂O₃。