Question

5．V、W、X、Y、Z是由四種短周期元素中的兩種或三種組成的5種化合物，其中W、X、Z均由兩種元素組成，X是導(dǎo)致溫室效應(yīng)的主要氣體，Z是天然氣的主要成分，Y、W都既能與酸反應(yīng)，又能與強堿溶液反應(yīng)．上述5種化合物涉及的四種元素的原子序數(shù)之和等于28；V由一種金屬元素和兩種非金屬元素組成，其原子個數(shù)比為1：3：9，所含原子總數(shù)等于其組成中金屬元素的原子序數(shù)．它們之間的反應(yīng)關(guān)系如圖：

（1）寫出W物質(zhì)的一種用途高溫耐火材料或冶煉金屬鋁．
（2）寫出V與足量NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式Al（CH₃）₃+NaOH+H₂O=NaAlO₂+3CH₄↑．
（3）將過量的X通入某種物質(zhì)的水溶液中可以生成Y，該反應(yīng)的離子方程式為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（4）4g Z完全燃燒生成X和液態(tài)水放出222.5kJ的熱量，請寫出表示Z燃燒熱的熱化學(xué)方程式CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890KJ/mol．
（5）在200mL 1.5mol•L^-1 NaOH溶液中通入標準狀況下4.48L X氣體，完全反應(yīng)后所得溶液中，各種離子濃度由大到小的順序是c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．
（6）Y是一種難溶物質(zhì)，其溶度積常數(shù)為1.25×10^-33．將0.01mol Y投入1L某濃度的鹽酸中，為使Y完全溶解得到澄清透明溶液，則鹽酸的濃度至少應(yīng)為3.02×10^-2mol/L（體積變化忽略不計，結(jié)果保留三位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 X是導(dǎo)致溫室效應(yīng)的主要氣體，應(yīng)為CO₂，Z是天然氣的主要成分，應(yīng)為CH₄，Y、W都既能與酸反應(yīng)，又能與強堿溶液反應(yīng)，應(yīng)為兩性化合物，由轉(zhuǎn)化關(guān)系可知Y為Al（OH）₃，W為Al₂O₃，則V中含有C、Al、H元素，原子個數(shù)比為1：3：9，應(yīng)為Al（CH₃）₃，
（1）W為Al₂O₃，熔點高，可用于高溫耐火材料或冶煉金屬鋁；
（2）VAl（CH₃）₃，與足量NaOH溶液反應(yīng)生成和甲烷；
（3）將過量的NaAlO₂通入某種物質(zhì)的水溶液中可以生成Al（OH）₃，應(yīng)通入二氧化碳；
（4）4g甲烷為0.25mol，0.25mol甲烷完全燃燒生成液態(tài)水時放出222.5KJ熱量，1mol甲烷反應(yīng)燃燒反應(yīng)放熱$\frac{222.5}{0.25}$=890KJ；
（5）4.48L CO₂通入到200mL 1.5mol/LNaOH溶液中，二氧化碳的物質(zhì)的量=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，氫氧化鈉的物質(zhì)的量1.5mol/L×0.2L=0.3mol，
當1＜n（NaOH）：n（CO₂）＜2時，生成物是碳酸鈉和碳酸氫鈉，方程式為2CO₂+3NaOH=Na₂CO₃+NaHCO₃+H₂O，以此判斷；
（6）將0.01mol Al（OH）₃投入1L某濃度的鹽酸中，則至少需要0.03mol，為使Al（OH）₃完全溶解得到澄清透明溶液，反應(yīng)后c（OH^-）=$\root{3}{\frac{1.25×1{0}^{-33}}{0.01}}$mol/L=0.5×10^-10mol/L，則c（H⁺）=2×10^-4mol/L．

解答 解：X是導(dǎo)致溫室效應(yīng)的主要氣體，應(yīng)為CO₂，Z是天然氣的主要成分，應(yīng)為CH₄，Y、W都既能與酸反應(yīng)，又能與強堿溶液反應(yīng)，應(yīng)為兩性化合物，由轉(zhuǎn)化關(guān)系可知Y為Al（OH）₃，W為Al₂O₃，則V中含有C、Al、H元素，原子個數(shù)比為1：3：9，應(yīng)為Al（CH₃）₃，
（1）W為Al₂O₃，熔點高，可用于高溫耐火材料或冶煉金屬鋁，故答案為：高溫耐火材料或冶煉金屬鋁；
（2）VAl（CH₃）₃，與足量NaOH溶液反應(yīng)生成和甲烷，反應(yīng)的化學(xué)方程式Al（CH₃）₃+NaOH+H₂O=NaAlO₂+3CH₄↑，
故答案為：Al（CH₃）₃+NaOH+H₂O=NaAlO₂+3CH₄↑；
（3）將過量的NaAlO₂通入某種物質(zhì)的水溶液中可以生成Al（OH）₃，應(yīng)通入二氧化碳，反應(yīng)的離子方程式為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（4）4g甲烷為0.25mol，0.25mol甲烷完全燃燒生成液態(tài)水時放出222.5KJ熱量，1mol甲烷反應(yīng)燃燒反應(yīng)放熱$\frac{222.5}{0.25}$=890KJ；反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890KJ/mol；
故答案為：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890KJ/mol；
（5）4.48L CO₂通入到200mL 1.5mol/LNaOH溶液中，二氧化碳的物質(zhì)的量=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，氫氧化鈉的物質(zhì)的量1.5mol/L×0.2L=0.3mol，
當1＜n（NaOH）：n（CO₂）＜2時，生成物是碳酸鈉和碳酸氫鈉，
根據(jù)二氧化碳和氫氧化鈉物質(zhì)的量之間的關(guān)系得方程式為2CO₂+3NaOH=Na₂CO₃+NaHCO₃+H₂O，根據(jù)方程式知，碳酸鈉和碳酸氫鈉的物質(zhì)的量相等，碳酸根離子和碳酸氫根離子水解而使溶液呈堿性，則c（OH^-）＞c（H⁺），碳酸根離子的水解能力大于碳酸氫根離子，所以c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-），鈉離子不水解，離子濃度最大，所以離子濃度大小順序是c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（6）Al（OH）₃是一種難溶物質(zhì)，其溶度積常數(shù)為1.25×10^-33．將0.01mol Al（OH）₃投入1L某濃度的鹽酸中，則至少需要0.03mol，為使Al（OH）₃完全溶解得到澄清透明溶液，反應(yīng)后c（OH^-）=$\root{3}{\frac{1.25×1{0}^{-33}}{0.01}}$mol/L=0.5×10^-10mol/L，則c（H⁺）=2×10^-4mol/L，所以需要鹽酸的濃度為3.02×10^-2mol/L，
故答案為：3.02×10^-2mol/L．

點評 本題考查無機物的推斷，為高頻考點和常見題型，側(cè)重于學(xué)生的分析、計算能力的考查，主要把握常見物質(zhì)的性質(zhì)、用途和反應(yīng)特征，為解答該類題目的關(guān)鍵，難度中等．