Question

化合物A、B、C、D、E分別由H⁺、Na⁺、Al³⁺、Cu²⁺四種陽(yáng)離子和CO₃^2-、Br^-、SiO₃^2-、SO₄^2-四種陰離子組成．已知
①A、B、C三種溶液pH＜7，D、E溶液pH＞7
②A、C的陰離子相同，D、E的陽(yáng)離子相同 
③用石墨電極電解A的溶液，陽(yáng)極有無(wú)色氣體產(chǎn)生，陰極有紅色物質(zhì)生成 
④C溶液與D溶液反應(yīng)能生成一種白色沉淀和一種氣體，且此沉淀可溶于B的溶液，此氣體通入E的溶液中可產(chǎn)生另一種白色沉淀．
請(qǐng)根據(jù)以上事實(shí)填空：
（1）寫出B、C、E的化學(xué)式：B

HBr

、C

Al₂（SO₄）₃

、E

Na₂SiO₃

．
（2）D溶液的pH＞7，原因是：（用離子方程式說(shuō)明）

CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-、HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-

．
（3）寫出C溶液與D溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：

2Al³⁺+CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₂↑

．
（4）若用石墨電極電解400mL 1.0mol?L^-1A的溶液，當(dāng)陽(yáng)極有0.224L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況）產(chǎn)生時(shí)，溶液的pH=

1

（設(shè)溶液的體積不變）．

Answer 1

分析：①A，B，C，三種溶液pH＜7 說(shuō)明溶液呈酸性，D、E溶液pH＞7，說(shuō)明顯示堿性；
②A，C的陰離子相同，D、E的陽(yáng)離子相同；
③用石墨電極電解A的溶液，陽(yáng)極有無(wú)色氣體產(chǎn)生，陰極有紅色物質(zhì)生成，推斷A為CuSO₄；
④C溶液與D溶液反應(yīng)能生成一種白色沉淀和一種氣體，沉淀能夠溶解于B溶液，所以生成的沉淀為氫氧化鋁，氣體為二氧化碳，說(shuō)明C、D中含有鋁離子和碳酸根離子，又由于C中含有硫酸根離子、D中含有鈉離子，所以可以得出C為Al₂（SO₄）₃、D為Na₂CO₃；剩余的離子是氫離子、硅酸根離子和溴離子，H⁺只能組成HBr，SiO₃^2-只能結(jié)合Na⁺組成Na₂SiO₃，再根據(jù)④中的Al（OH）₃沉淀可溶于B的溶液，可知B為HBr、E為Na₂SiO₃，依據(jù)判斷出的物質(zhì)分析回答問(wèn)題．

解答：解：①A，B，C，三種溶液pH＜7，說(shuō)明溶液顯示堿性，A，B，C屬于酸或者強(qiáng)酸弱堿鹽，還有的陽(yáng)離子：H⁺、Al³⁺、Cu²⁺，含有的陰離子可能為：Br^-、SO₄^2-；
D、E溶液pH＞7，說(shuō)明D、E屬于強(qiáng)堿弱酸鹽，所以D、E中含有Na⁺離子；
②A，C的陰離子相同，D、E的陽(yáng)離子相同，
③用石墨電極電解A的溶液，陽(yáng)極有無(wú)色氣體產(chǎn)生，陰極有紅色物質(zhì)生成，陰極被還原，得到的紅色物質(zhì)只能是銅單質(zhì)，所以A中含有銅離子，能夠與銅離子結(jié)合的陰離子只有溴離子和硫酸根離子，由于陽(yáng)極生成的是無(wú)色氣體，所以A只能是CuSO₄； A，C的陰離子相同，所以C中也含有硫酸根離子；
④C溶液與D溶液反應(yīng)能生成一種白色沉淀和一種氣體，沉淀能夠溶解于B溶液，所以生成的沉淀為氫氧化鋁，氣體為二氧化碳，說(shuō)明C、D中含有鋁離子和碳酸根離子，又由于C中含有硫酸根離子、D中含有鈉離子，所以可以得出C為Al₂（SO₄）₃、D為Na₂CO₃；
剩余的離子是氫離子、硅酸根離子和溴離子，氫離子只能組成HBr，硅酸根離子只能結(jié)合鈉離子組成Na₂SiO₃，再根據(jù)④中的氫氧化鋁沉淀可溶于B的溶液，可知B為HBr、E為Na₂SiO₃，
故A為CuSO₄、B為HBr、C為Al₂（SO₄）₃、D為Na₂CO₃、E為Na₂SiO₃，
（1）由上述分析可知B為HBr，C為Al₂（SO₄）₃，E為Na₂SiO₃，
故答案為：HBr；Al₂（SO₄）₃；Na₂SiO₃；
（2）D溶液為Na₂CO₃的水溶液，碳酸根離子水解結(jié)合水電離平衡狀態(tài)下的氫離子促進(jìn)水電離正向進(jìn)行，溶液中氫氧根離子濃度大于氫離子濃度，溶液pH＞7，水解的離子方程式為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-、HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，
故答案為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-、HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；
（3）C溶液為Al₂（SO₄）₃；D溶液為Na₂CO₃；二者混合后鋁離子水解呈酸性，碳酸根離子水解顯堿性，二者水解相互促進(jìn)最后水解完全生成氫氧化鋁沉淀和二氧化碳?xì)怏w，反應(yīng)的離子方程式為：2Al³⁺+CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₂↑，
故答案為：2Al³⁺+CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₂↑；
（4）用石墨電極電解400mL 1.0mol?L^-1A為CuSO₄溶液，當(dāng)陽(yáng)極有0.224L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況）物質(zhì)的量0.01mol產(chǎn)生時(shí)，發(fā)生的電極反應(yīng)為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；消耗氫氧根離子物質(zhì)的量0.04mol，依據(jù)溶液中水電離守恒可知減少氫氧根離子濃度和增加的氫離子濃度相同，溶液中氫離子濃度0.04mol，c（H⁺）=

0.04mol

0.4L

=0.1mol/L，
則pH=1，
故答案為：1．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系的分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)的綜合應(yīng)用，注意利用鹽類水解、溶液電解、離子之間的反應(yīng)、電極反應(yīng)等來(lái)解答，題目難度中等．