Question

2．A～J十種物質均由短周期元素組成，相互轉化關系如圖1所示（反應條件及部分產物略），其中每個三角環(huán)內三種物質均至少含有同一種第三周期的元素．另已知：A是由地殼中含量最高的元素組成的單質；D為離子化合物，陰、陽離子均含有金屬元素；E為形成酸雨的主要成分；H為淡黃色固體化合物；J是氯堿工業(yè)的重要原料．

請按要求回答下列問題：
（1）制備難溶物C的方法有多種，其中最適于實驗室操作的反應離子方程式為Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺．常溫下D溶液呈堿性，用離子方程式表示其原因：AlO₂^-+2H₂O?Al（OH）₃+OH^-．
（2）E中所含元素分別對應氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性由強到弱為（填化學式）H₂O＞H₂S；它們的沸點差異較大的原因是H₂O分子間有氫鍵作用，故沸點較高，而H₂S分子間沒有氫鍵．為了防止E對環(huán)境的污染，工業(yè)生產中吸收E的常用試劑為石灰水或氨水．E（g） 轉化為F（g）時溫度不宜太高更有利于該反應自發(fā)進行的原因是△H＜0，而△S＜0．鐵與過量G的濃溶液加熱條件下反應生成E的化學方程式：2Fe+6H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O．
（3）若H用于呼吸面具時生成A的體積為1.12L（已折算為標準狀況下）時，轉移的電子數(shù)為6.02×10²²．
將電解飽和J溶液所得產物X₂通入一定濃度的氫氧化鉀溶液中，兩者恰好完全反應時（已知反應過程放熱），生成物中有三種含X元素的離子，其中兩種離子的物質的量（n）與反應時間（t）的變化示意圖如圖2所示．寫出該反應的離子方程式：6Cl₂+12OH^-=8Cl^-+3ClO^-+ClO₃^-+6H₂O．

Answer 1

分析 所有物質均由短周期元素組成，且每個小三角形內的三種物質均至少含有第三周期中的一種相同元素．A是地殼中含量最高的元素組成的單質，則A是O₂；E為形成酸雨的主要成分，則E是SO₂，F(xiàn)為SO₃，G是H₂SO₄；H為淡黃色固體化合物，且含有第三周期元素，則H為Na₂O₂，J是氯堿工業(yè)的重要原料，過氧化鈉轉化得到I，I轉化得到J，過氧化鈉可以直接轉化得到J，則J是NaCl，I為NaOH；D為離子化合物，陰、陽離子均含有金屬元素，且含有第三周期元素，所以D是NaAlO₂，結合轉化關系，可知B是Al₂O₃，C是Al（OH）₃，據(jù)此解答．

解答 解：所有物質均由短周期元素組成，且每個小三角形內的三種物質均至少含有第三周期中的一種相同元素．A是地殼中含量最高的元素組成的單質，則A是O₂；E為形成酸雨的主要成分，則E是SO₂，F(xiàn)為SO₃，G是H₂SO₄；H為淡黃色固體化合物，且含有第三周期元素，則H為Na₂O₂，J是氯堿工業(yè)的重要原料，過氧化鈉轉化得到I，I轉化得到J，過氧化鈉可以直接轉化得到J，則J是NaCl，I為NaOH；D為離子化合物，陰、陽離子均含有金屬元素，且含有第三周期元素，所以D是NaAlO₂，結合轉化關系，可知B是Al₂O₃，C是Al（OH）₃．
（1）Al（OH）₃易溶于強酸、強堿，實驗室中適合用鋁鹽與氨水反應制備，反應離子方程式為：Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，
D是NaAlO₂，偏鋁酸鈉是強堿弱酸鹽，偏鋁酸根離子易水解而使其溶液呈堿性，水解離子方程式為：AlO₂^-+2H₂O?Al（OH）₃+OH^-，
故答案為：Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；AlO₂^-+2H₂O?Al（OH）₃+OH^-；
（2）E是SO₂，含有元素對應氫化物為H₂O、H₂S，由于非金屬性O＞S，故氫化物穩(wěn)定性H₂O＞H₂S，H₂O分子間有氫鍵作用，沸點較高，而H₂S分子間沒有氫鍵，沸點較低；
為了防止SO₂對環(huán)境的污染，工業(yè)生產中吸收SO₂的常用試劑為石灰水或氨水；
由于反應的△H＜0，△S＜0，SO₂（g） 轉化為SO₃（g）時溫度不宜太高更有利于該反應自發(fā)進行；
鐵與過量H₂SO₄的濃溶液加熱條件下反應生成SO₂的化學方程式：2Fe+6H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O，
故答案為：H₂O＞H₂S；H₂O分子間有氫鍵作用，故沸點較高，而H₂S分子間沒有氫鍵；石灰水或氨水；△S＜0；2Fe+6H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O；
（3）氧氣物質的量為$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，轉移電子數(shù)目為0.05mol×2×[0-（-1）]×6.02×10²³mol^-1=6.02×10²²；
將電解飽和NaCl溶液產物Cl₂ 通入一定濃度的氫氧化鉀溶液中，兩者恰好完全反應時（已知反應過程放熱），生成物中有三種含Cl元素的離子，根據(jù)圖象知，ClO^-的物質的量為0.06mol，ClO₃^-的物質的量是0.02mol，根據(jù)轉移電子守恒得n（Cl^-）=0.06mol×（1-0）+0.02mol×（5-0）=0.16mol，
根據(jù)氯原子守恒得氯氣的物質的量=$\frac{（0.16+0.06+0.02）mol}{2}$=0.12mol，
故氯氣、KCl、KClO、KClO₃的化學計量數(shù)之比=0.12：0.16：0.06：0.02=6：8：3：1，
根據(jù)原子守恒得該反應方程式為：6Cl₂+12KOH═8KCl+3KClO+KClO₃+6H₂O，離子方程式為：6Cl₂+12OH^-=8Cl^-+3ClO^-+ClO₃^-+6H₂O，
故答案為：6.02×10²²；6Cl₂+12OH^-=8Cl^-+3ClO^-+ClO₃^-+6H₂O．

點評 本題考查物質的推斷，根據(jù)物質的性質來分析推斷物質，是對學生綜合能力的考查，需要學生熟練掌握元素化合物知識，難度較大，（3）離子方程式的書寫，實質考查氧化還原反應計算，確定產物離子化學計量數(shù)是關鍵．