Question

4．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	SO42- HCO3-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溶液滴人到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、C的化學式：BKNO₃，CKAl（SO₄）₂．
（2）將含l mol A的溶液與含l mol 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+3H⁺．
（4）在A溶液中加入過量澄清石灰水，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60mL 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0.5和2.5moI/L．

Answer 1

分析 ①將它們溶于水后，D為藍色溶液，說明D中含有離子Cu²⁺；
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，由以上離子可以看出，應為Al³⁺與OH^-的反應；
③進行焰色反應，只有B、C為紫色（透過藍色鈷玻璃），說明B、C中含有K⁺；
④在各溶液中加入硝酸鋇溶液，再加過量稀硝酸，A中放出無色氣體，則A含有HCO₃^-，C、D中產生白色沉淀該沉淀為BaSO₄，說明C、D中含有SO₄^2-；
⑤將B、D兩溶液混合，未見沉淀或氣體生成，說明二者沒有發生任何反應．以此解答該題．

解答 解：①將它們溶于水后，D為藍色溶液，說明D中含有離子Cu²⁺；
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，由以上離子可以看出，應為Al³⁺與OH^-的反應，則E中含有OH^-，C中含有Al³⁺；
③進行焰色反應，只有B為紫色（透過藍色鈷玻璃），說明B中含有K⁺；
④在各溶液中加入硝酸鋇溶液，再加過量稀硝酸，A中放出無色氣體，
則A含有HCO₃^-，焰色反應不呈紫色，A應為NaHCO₃，
C、D中產生白色沉淀該沉淀為
BaSO₄，說明C、D中含有SO₄^2-；
所以C為KAl（SO₄）₂，D為CuSO₄，E焰色反應不呈紫色，只能為NaOH，
⑤將B、D兩溶液混合，D為CuSO₄，未見沉淀或氣體生成，說明二者沒有發生任何反應，則B為KNO₃，
則（1）B、C的化學式分別為KNO₃，CuSO₄，故答案為：KNO₃，KAl（SO₄）₂；
（2）將含1mol A的溶液與含1mol E的溶液反應，反應的化學方程式為NaHCO₃+NaOH═Na₂CO₃+H₂O，溶液反應后蒸干，
得到的化合物為Na₂CO₃，故答案為：Na₂CO₃；
（3）Al₂（SO₄）₂常作凈水劑，原因是Al³⁺離子水解生成具有較強吸附性的Al（OH）₃膠體，
反應的離子方程式為Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，
故答案為：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+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
 0.06L×c    0.78g
c=$\frac{3mol×0.78g}{78g×0.06L}$=0.5mol/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）
x=0.15mol，
則NaOH的物質的量濃度為：c=$\frac{0.15mol}{0.06L}$=2.5mol/L，
故答案為：0.5 和2.5．

點評 本題考查離子的檢驗，物質的量濃度的計算，題目難度中等，注意從離子反應的現象和離子共存等角度思考．