Question

已知A为中学化学中的一种盐，B、C为日常生活中常见的金属．通常条件下D为无色无味气体，无色气体G遇空气变红棕色．已知用惰性电极电解A溶液一段时间后，产物只有C、D和E的稀溶液．各物质之间的转化关系如图（部分反应产物已略去）．

请回答下列问题：
（1）A的化学式为

 

．
（2）E的稀溶液与F溶液反应的离子方程式为

 

．
（3）电解100mL盐A的溶液一段时间后，断开电路，取出电极，测得生成的气体D在标准状况下的体积为5.6mL，则电解后溶液的pH为

 

．（假设溶液体积不变）．
（4）若向100mL盐A的溶液中加入10g金属单质B的粉末，充分搅拌后，过滤，烘干得10.16g固体，则滤液中溶质的物质的量浓度为

 

．（假设溶液体积不变）
（5）在含C²⁺的晶体中常含有杂质D²⁺．在提纯时为了除去D²⁺，常加入合适氧化剂，使D²⁺氧化为D³⁺，下列物质可采用的是

 

．A．KMnO₄      B．H₂O₂       C．Cl₂ 水       D．HNO₃
然后再加入适当物质调整至溶液pH=4，使D³⁺转化为D（OH）₃，可以达到除去D³⁺而不损失C²⁺的目的．关于调整溶液pH，甲同学怀疑pH=4是否能达到除去D³⁺而不损失C²⁺的目的；乙同学认为可以通过计算确定，他查阅有关资料得到如下数据，常温下D（OH）₃的溶度积K_sp=8.0×10^-38，C （OH）₂的溶度积K_sp=3.0×10^-20，设溶液中C²⁺的浓度为3.0mol?L^-1，则C（OH）₂开始沉淀时溶液的pH为

 

，D³⁺完全沉淀时溶液的pH为

 

，通过计算确定上述方案

 

（填“可行”或“不可行”，在溶液中当离子浓度小于1.0×10^-5 mol?L^-1可以认为沉淀完全）．

Answer 1

考点：无机物的推断,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,电解原理

专题：推断题,电离平衡与溶液的pH专题,电化学专题

分析：根据题意，采用正推和逆推相结合的方法推断，电解A溶液时产生金属单质C和另外一种气体D，应为电解含氧酸盐溶液，在阴极上析出不活泼金属，结合“B、C为日常生活中常见的金属、通常条件下D为无色无味气体”可知C应为铜，D为氧气；
E溶液能与C金属发生氧化还原反应，且E溶液与F溶液也能反应生成无色无味气体G，“无色气体G遇空气变红棕色”则G为NO，说明E溶液是具有强氧化性的硝酸，则A为硝酸铜，C为铜，D为氧气，G为NO，F与硝酸反应生成NO，说明且含有金属B元素，说明F溶液具有还原性，应为Fe（NO₃）₂溶液，则B为Fe、H为Fe（NO₃）₃，
由此可回答（1）（2）题；
（3）Na₂O₂与水反应生成NaOH和氧气，加入到Cu（NO₃）₂溶液中有蓝色沉淀生成；根据电解硝酸铜的电极方程式：2Cu（NO₃）₂+2H₂O

电解  .

2Cu+O₂↑+4HNO₃，可计算溶液的pH；
（4）根据化学方程式，利用质量守恒定律计算硝酸铜的物质的量，进而计算溶液的物质的量浓度；
（5）根据除杂质至少要满足两个条件：①加入的试剂只能与杂质反应，不能与原物质反应；②加入的物质不能引进新的杂质粒子，据此选择氧化剂；依据氢氧化铜饱和溶液中溶度积常数计算溶液中的氢离子浓度计算pH；结合氢氧化铁溶度积及残留在溶液中的离子浓度小于1×10^-5 mol?L^-1时就认为沉淀完全，进行计算．

解答： 解：（1）电解A溶液时产生金属单质C和另外一种气体D，应为电解含氧酸盐溶液，在阴极上析出不活泼金属，则C应为铜，D为氧气，E溶液能与C金属发生氧化还原反应，且E溶液与F溶液也能反应生成无色无味气体G，说明E溶液具有强氧化性，应为硝酸，故A为硝酸铜，C为铜，D为氧气，G为NO，F与硝酸反应生成NO，说明且含有金属B元素，说明F溶液具有还原性，应为Fe（NO₃）₂溶液，B为Fe，H为Fe（NO₃）₃，
故答案为：Cu（NO₃）₂；
（2）硝酸具有强氧化性，Fe²⁺具有还原性，二者发生氧化还原反应，反应的离子方程式为：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案为：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（3）根据电解硝酸铜的电极方程式：
2Cu（NO₃）₂+2H₂O

电解  .

2Cu+O₂↑+4HNO₃
                      22.4L   4mol
                   5.6×10^-3L   n
则n=

4mol×5.6×10-3L

22.4L

=1×10^-3mol
所以c（H⁺）=

1×10-3mol

0.1L

=0.01mol，故pH=2，
故答案为：2；
（4）向盐A溶液中加入金属单质B，反应的化学方程式为：Fe+Cu（NO₃）₂═Fe（NO₃）₂+Cu，根据差量法计算：
Fe+Cu（NO₃）₂═Fe（NO₃）₂+Cu△m
    1mol                       8g
    n                     10.16g-10g=0.16g
n=

0.16g×1mol

8g

=0.02mol，
所以溶液的浓度为：

0.02mol

0.1L

=0.2mol/L，
故答案为：0.2 mol/L；
（5）除杂质至少要满足两个条件：①加入的试剂只能与杂质反应，不能与原物质反应；②反应后不能引入新的杂质，四个选项中，只有双氧水氧化后生成水，双氧水受热见光易分解，没有多余杂质，所以B正确；
Cu（OH）₂的溶度积K_sp=3.0×10^-20，溶液中CuSO₄的浓度为3.0mol?L^-1，c（Cu²⁺）=3.0mol?L^-1，
依据溶度积常数c（Cu²⁺）×c²（OH^-）=3.0×10^-20可得：c²（OH^-）=

3×10-20

3.0

=10^-20，
c（OH^-）=

10-20

mol/L=10^-10mol/L，则：c（H⁺）=

1×10-14

1×10-10

mol/L=10^-4mol/L，溶液的pH=4，
则Cu（OH）₂开始沉淀时溶液的pH=-lg10^-4=4；
残留在溶液中的离子浓度小于1×10^-5 mol?L^-1时就认为沉淀完全，Fe（OH）₃的溶度积K_sp=8.0×10^-38，
即：c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=8.0×10^-38，则c³（OH^-）=

8.0×10-38

1×10-5

=8.0×10^-33，
解得：c（OH^-）=

3	8×10-33

mol/L=2×10^-11mol/L，c（H⁺）=

1×10-14

2×10-11

mol/L=5×10^-4mol/L，则pH=-lg5×10^-4=3.3，由于pH=4能达到除去Fe³⁺而不损失Cu²⁺的目的，则方案可行，
故答案为：B；4；3.3；可行．

点评：本题以无机物的推断为载体，考查电化学知识及溶液的有关计算，题目难度较大度，根据框图，推断出各种物质是做好本题的关键，注意难溶物溶度积的表达式及计算方法．