Question

16．A、B、C、D是中學(xué)化學(xué)的常見物質(zhì)，其中A、B、C均含有同一種元素．在一定條件下相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系如下圖所示（部分反應(yīng)中的H₂O已略去）．請?zhí)羁眨?br />
（1）若A可用于自來水消毒，D是一種金屬單質(zhì)，溶液C久置于空氣中，則可以證明其是否變質(zhì)的試劑是KSCN溶液；工業(yè)上制取A的離子方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑．
（2）若A是一種堿性氣體，常用作制冷劑，B是汽車尾氣之一，遇空氣會(huì)變色，則反應(yīng)①的化學(xué)方程式為4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O．
（3）若D是一種造成酸雨危害的氣體，A、B、C的焰色反應(yīng)都呈黃色，請寫出由A、C反應(yīng)生成B的離子方程式：HSO₃^-+OH^-=SO₃^2-+H₂O．
（4）若A是生產(chǎn)、生活中用量最大、用途最廣的金屬單質(zhì)，D是硝酸（假設(shè)稀硝酸的還原產(chǎn)物只有NO，濃硝酸的還原產(chǎn)物只有NO₂）．HNO₃和H₂SO₄組成的混合溶液1L，溶液中c（H⁺）=1mol/L，與過量A反應(yīng)得到無色氣體體積6.72L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），原溶液中D的物質(zhì)的量濃度為0.2mol/L，假設(shè)反應(yīng)后溶液體積不變，最終得到的溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量為0.4mol．

Answer 1

分析 （1）A可用于自來水消毒，A為Cl₂，D是一種金屬單質(zhì)，由轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，D為變價(jià)金屬，則D為Fe，B為FeCl₃，C為FeCl₂；
（2）若A是一種堿性氣體，常用作制冷劑，B是汽車尾氣之一，遇空氣會(huì)變色，則A是NH₃，B為NO，D為O₂，C為NO₂；
（3）A、B、C的焰色反應(yīng)都呈黃色，均含有Na元素，D是一種造成酸雨危害的氣體，則D為SO₂，A為NaOH，B為Na₂SO₃，C為NaHSO₃；
（4）若A是生產(chǎn)、生活中用量最大、用途最廣的金屬單質(zhì)，則A為Fe，D是硝酸（假設(shè)稀硝酸的還原產(chǎn)物只有NO，濃硝酸的還原產(chǎn)物只有NO₂），則B為Fe（NO₃）₂，C為Fe（NO₃）₃．溶液中氫離子為1L×1mol/L=1mol，反應(yīng)生成無色氣體為$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol，若全部為硝酸，由3Fe+2NO₃^-+8H⁺=3Fe²⁺+2NO↑+4H₂O，可知生成NO為1mol×$\frac{2}{8}$=0.25mol，若全部為硫酸，生成氣體為0.5mol，實(shí)際生成氣體介于二者之間，故生成的氣體為NO、氫氣混合氣體，則混酸中硝酸全部被還原，反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)為FeSO₄，設(shè)混酸中硝酸為xmol、硫酸為ymol，表示出生成NO、氫氣物質(zhì)的量，根據(jù)氫離子總量、氫氣物質(zhì)的量列方程計(jì)算．

解答 解：（1）A可用于自來水消毒，A為Cl₂，D是一種金屬單質(zhì)，由轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，D為變價(jià)金屬，則D為Fe，B為FeCl₃，C為FeCl₂，溶液C久置于空氣中，則可以證明其是否變質(zhì)的試劑是：KSCN溶液，工業(yè)上制取A的離子方程式為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：KSCN溶液；2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（2）若A是一種堿性氣體，常用作制冷劑，B是汽車尾氣之一，遇空氣會(huì)變色，則A是NH₃，B為NO，D為O₂，C為NO₂，反應(yīng)①的化學(xué)方程式為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，
故答案為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O；
（3）A、B、C的焰色反應(yīng)都呈黃色，均含有Na元素，D是一種造成酸雨危害的氣體，則D為SO₂，A為NaOH，B為Na₂SO₃，C為NaHSO₃，由A、C反應(yīng)生成B的離子方程式：HSO₃^-+OH^-=SO₃^2-+H₂O，
故答案為：HSO₃^-+OH^-=SO₃^2-+H₂O；
若A是生產(chǎn)、生活中用量最大、用途最廣的金屬單質(zhì)，則A為Fe，D是硝酸（假設(shè)稀硝酸的還原產(chǎn)物只有NO，濃硝酸的還原產(chǎn)物只有NO₂），則B為Fe（NO₃）₂，C為Fe（NO₃）₃．
溶液中氫離子為1L×1mol/L=1mol，反應(yīng)生成無色氣體為$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol，若全部為硝酸，由3Fe+2NO₃^-+8H⁺=3Fe²⁺+2NO↑+4H₂O，可知生成NO為1mol×$\frac{2}{8}$=0.25mol，若全部為硫酸，生成氣體為0.5mol，實(shí)際生成氣體介于二者之間，故生成的氣體為NO、氫氣混合氣體，則混酸中硝酸全部被還原，反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)為FeSO₄，設(shè)混酸中硝酸為xmol、硫酸為ymol，則x+2y=1，由3Fe+2NO₃^-+8H⁺=3Fe²⁺+2NO↑+4H₂O，可知消耗氫離子為4x mol，生成NO為x mol，根據(jù)H原子守恒可知生成氫氣為$\frac{1}{2}$×（1mol-4xmol），則：
x mol+$\frac{1}{2}$×（1mol-4xmol）=0.3mol，解得x=0.2、y=0.4，原溶液中硝酸的物質(zhì)的量濃度為 $\frac{0.2mol}{1L}$=0.2mol/L，最終得到的溶液中溶質(zhì)FeSO₄的物質(zhì)的量為0.4mol，
故答案為：0.2mol/L；0.4mol．

點(diǎn)評(píng) 本題考查無機(jī)物推斷，屬于開放性題目，需要學(xué)生熟練掌握元素化合物知識(shí)，（4）中計(jì)算關(guān)鍵是利用極限法判斷生成生成氣體組成，難度中等．