Question

化合物A、B、C、D、E分别由H⁺、Na⁺、Al³⁺、Cu²⁺四种阳离子和CO₃^2-、Br^-、SiO₃^2-、SO₄^2-四种阴离子组成．已知
①A、B、C三种溶液pH＜7，D、E溶液pH＞7
②A、C的阴离子相同，D、E的阳离子相同 
③用石墨电极电解A的溶液，阳极有无色气体产生，阴极有红色物质生成 
④C溶液与D溶液反应能生成一种白色沉淀和一种气体，且此沉淀可溶于B的溶液，此气体通入E的溶液中可产生另一种白色沉淀．
请根据以上事实填空：
（1）写出B、C、E的化学式：B

HBr

、C

Al₂（SO₄）₃

、E

Na₂SiO₃

．
（2）D溶液的pH＞7，原因是：（用离子方程式说明）

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

．
（3）写出C溶液与D溶液发生反应的离子方程式：

2Al³⁺+CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₂↑

．
（4）若用石墨电极电解400mL 1.0mol?L^-1A的溶液，当阳极有0.224L气体（标准状况）产生时，溶液的pH=

1

（设溶液的体积不变）．

Answer 1

分析：①A，B，C，三种溶液pH＜7 说明溶液呈酸性，D、E溶液pH＞7，说明显示碱性；
②A，C的阴离子相同，D、E的阳离子相同；
③用石墨电极电解A的溶液，阳极有无色气体产生，阴极有红色物质生成，推断A为CuSO₄；
④C溶液与D溶液反应能生成一种白色沉淀和一种气体，沉淀能够溶解于B溶液，所以生成的沉淀为氢氧化铝，气体为二氧化碳，说明C、D中含有铝离子和碳酸根离子，又由于C中含有硫酸根离子、D中含有钠离子，所以可以得出C为Al₂（SO₄）₃、D为Na₂CO₃；剩余的离子是氢离子、硅酸根离子和溴离子，H⁺只能组成HBr，SiO₃^2-只能结合Na⁺组成Na₂SiO₃，再根据④中的Al（OH）₃沉淀可溶于B的溶液，可知B为HBr、E为Na₂SiO₃，依据判断出的物质分析回答问题．

解答：解：①A，B，C，三种溶液pH＜7，说明溶液显示碱性，A，B，C属于酸或者强酸弱碱盐，还有的阳离子：H⁺、Al³⁺、Cu²⁺，含有的阴离子可能为：Br^-、SO₄^2-；
D、E溶液pH＞7，说明D、E属于强碱弱酸盐，所以D、E中含有Na⁺离子；
②A，C的阴离子相同，D、E的阳离子相同，
③用石墨电极电解A的溶液，阳极有无色气体产生，阴极有红色物质生成，阴极被还原，得到的红色物质只能是铜单质，所以A中含有铜离子，能够与铜离子结合的阴离子只有溴离子和硫酸根离子，由于阳极生成的是无色气体，所以A只能是CuSO₄； A，C的阴离子相同，所以C中也含有硫酸根离子；
④C溶液与D溶液反应能生成一种白色沉淀和一种气体，沉淀能够溶解于B溶液，所以生成的沉淀为氢氧化铝，气体为二氧化碳，说明C、D中含有铝离子和碳酸根离子，又由于C中含有硫酸根离子、D中含有钠离子，所以可以得出C为Al₂（SO₄）₃、D为Na₂CO₃；
剩余的离子是氢离子、硅酸根离子和溴离子，氢离子只能组成HBr，硅酸根离子只能结合钠离子组成Na₂SiO₃，再根据④中的氢氧化铝沉淀可溶于B的溶液，可知B为HBr、E为Na₂SiO₃，
故A为CuSO₄、B为HBr、C为Al₂（SO₄）₃、D为Na₂CO₃、E为Na₂SiO₃，
（1）由上述分析可知B为HBr，C为Al₂（SO₄）₃，E为Na₂SiO₃，
故答案为：HBr；Al₂（SO₄）₃；Na₂SiO₃；
（2）D溶液为Na₂CO₃的水溶液，碳酸根离子水解结合水电离平衡状态下的氢离子促进水电离正向进行，溶液中氢氧根离子浓度大于氢离子浓度，溶液pH＞7，水解的离子方程式为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-、HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，
故答案为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-、HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；
（3）C溶液为Al₂（SO₄）₃；D溶液为Na₂CO₃；二者混合后铝离子水解呈酸性，碳酸根离子水解显碱性，二者水解相互促进最后水解完全生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳气体，反应的离子方程式为：2Al³⁺+CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₂↑，
故答案为：2Al³⁺+CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₂↑；
（4）用石墨电极电解400mL 1.0mol?L^-1A为CuSO₄溶液，当阳极有0.224L气体（标准状况）物质的量0.01mol产生时，发生的电极反应为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；消耗氢氧根离子物质的量0.04mol，依据溶液中水电离守恒可知减少氢氧根离子浓度和增加的氢离子浓度相同，溶液中氢离子浓度0.04mol，c（H⁺）=

0.04mol

0.4L

=0.1mol/L，
则pH=1，
故答案为：1．

点评：本题考查了物质转化关系的分析判断，物质性质的综合应用，注意利用盐类水解、溶液电解、离子之间的反应、电极反应等来解答，题目难度中等．