Question

14．有A、B、C、D、E五種常見化合物，都是由下表中的離子形成的：陽離子 K⁺、Na⁺、Cu²⁺、Al³⁺；陰離子SO₄^2-、HCO^-、NO₃^-、OH^-
為了鑒別上述化合物，分別完成以下實驗，其結果是：
①將它們溶于水后，D為藍色溶液，其他均為無色溶液；
②將E溶液滴入到C溶液中出現白色沉淀，繼續滴加，沉淀溶解；
③進行焰色反應，僅有B、C為紫色（透過藍色鈷玻璃）；
④在各溶液中加入硝酸鋇溶液，再加過量稀硝酸，只有A中放出無色氣體，只有C、D中產生白色沉淀；
⑤將B、D兩溶液混合，未見沉淀或氣體生成．
根據上述實驗填空：（1）寫出B、D的化學式：BKNO₃；CuSO₄，DCuSO₄．
（2）將含1mol A的溶液與含1mol E的溶液反應后蒸干，僅得到一種化合物，該化合物化學式為Na₂CO₃．
（3）C常用作凈水劑，用離子方程式表示其凈水原理Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃（膠體）+3H⁺．
（4）在A溶液中加入少量澄清石灰水，其離子方程式為2HCO₃^-+Ca²⁺+2OH^-=CaCO₃↓+CO₃^2-+H₂O
（5）向20mL 2mol/L C溶液中加入30mL E溶液，充分反應后得到0.78g沉淀，則E溶液的物質的量濃度可能是1或5mol/L．

Answer 1

分析 ①將它們溶于水后，D為藍色溶液，其他均為無色溶液，則D中含有Cu²⁺離子；
②將E溶液滴入到C溶液中，出現白色沉淀，繼續滴加沉淀溶解，則C中含有Al³⁺離子，E中含有OH^-離子；
③進行焰色反應實驗，只有B、C為紫色，則B、C含有K⁺離子，結合離子共存，所以E是NaOH；
④在各溶液中加入Ba（NO₃）₂溶液，再加入過量稀硝酸，A中放出無色氣體，則A中含有HCO₃^-離子，C、D中產生白色沉淀，則C、D中含有SO₄^2-離子，所以D是CuSO₄，C是KAl（SO₄）₂，A是NaHCO₃；
⑤將B、D兩溶液混合，未見沉淀或氣體生成，則B是KNO₃．根據Al₂（SO₄）₃溶液與KOH溶液的反應計算分析，20mL1mol/LAl₂（SO₄）₃全轉化為沉淀的質量為：0.02L×2mol/L×78g/mol=3.12g，根據Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓和Al（OH）₃+OH^-=AlO₂-+H₂O，可知KOH存在兩種情況，一是不足，二是使Al（OH）₃部分溶解，以此計算．

解答 解：①將它們溶于水后，D為藍色溶液，其他均為無色溶液，則D中含有Cu²⁺離子；
②將E溶液滴入到C溶液中，出現白色沉淀，繼續滴加沉淀溶解，則C中含有Al³⁺離子，E中含有OH^-離子；
③進行焰色反應實驗，只有B、C為紫色，則B、C含有K⁺離子，結合離子共存，所以E是NaOH；
④在各溶液中加入Ba（NO₃）₂溶液，再加入過量稀硝酸，A中放出無色氣體，則A中含有HCO₃^-離子，C、D中產生白色沉淀，則C、D中含有SO₄^2-離子，所以D是CuSO₄，C是KAl（SO₄）₂，A是NaHCO₃；
⑤將B、D兩溶液混合，未見沉淀或氣體生成，則B是KNO₃．
（1）由上述分析可知，A為NaHCO₃，B為KNO₃，C為KAl（SO₄）₂，D為CuSO₄，
故答案為：KNO₃；CuSO₄；
（2）A是NaHCO₃，E是NaOH，1mol A的溶液與含1mol E的溶液反應生成碳酸鈉和水，蒸干過程中碳酸鈉水解得到碳酸氫鈉與氫氧化鈉，最終二者又反應得到Na₂CO₃，
故答案為：Na₂CO₃ ；
（3）C中含有鋁離子，鋁離子易水解生成氫氧化鋁膠體，膠體具有吸附性，能吸附水 中的懸浮物而凈水，水解反應方程式為：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃（膠體）+3H⁺，
故答案為：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃（膠體）+3H⁺．
（4）在NaHCO₃溶液中加少入量澄清石灰水，其離子方程式為2HCO₃^-+Ca²⁺+2OH^-=CaCO₃↓+CO₃^2-+H₂O，
故答案為：2HCO₃^-+Ca²⁺+2OH^-=CaCO₃↓+CO₃^2-+H₂O；
（5）20mL2mol/L AlCl₃完全轉化為沉淀的質量為0.02L×2mol/L×78g/mol=3.12g，根據Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓和Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+H₂O，可知NaOH存在兩種情況，一是不足，二是使Al（OH）₃部分溶解，設NaOH的濃度為c，當NaOH不足時，
Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓
3mol 78g
0.03L×c 0.78g
所以c=$\frac{3mol×0.78g}{0.03L×78g}$=1mol/L，
當NaOH使Al（OH）₃部分溶解時，設NaOH的物質的量為x，根據反應：
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 （x-0.12mol）
解得：x=0.15mol，
則NaOH的物質的量濃度為：c=$\frac{0.15mol}{0.03L}$=5mol/L，
故答案為：1或5．

點評 本題考查無機物推斷，屬于未知物的檢驗推斷，涉及離子共存、離子反應等，關鍵明確離子之間發生的反應現象，有利于培養學生的邏輯思維推理能力和，難度中等．