Question

5．H、C、N、O、Mg、Al、Si、S、Cu是中學(xué)化學(xué)中常見的元素，請根據(jù)題意回答與這些元素有關(guān)的問題：
（1）S簡單離子的原子結(jié)構(gòu)示意圖為；
（2）H₂O₂是實驗中常用的“綠色氧化劑”，1molH₂¹⁸O₂的中子數(shù)為20moL；
（3）根據(jù)元素周期律，碳的非金屬性強于硅，請用一個化學(xué)反應(yīng)方程式表示CO₂+Na₂SiO₃+H₂O=H₂SiO₃↓+Na₂CO₃；
（4）粉末狀的Si₃N₄對空氣和水都不穩(wěn)定，但將粉末狀的Si₃N₄和適量氧化鎂在一定條件下的密閉容器中熱處理，可以得到對空氣、水、和酸都相當(dāng)穩(wěn)定的固體材料，同時還可生成對水不穩(wěn)定的Mg₃N₂，熱處理后除去固體材料中未反應(yīng)的Si₃N₄、MgO和Mg₃N₂的方法是加足量稀鹽酸后過濾；
（5）某銅鋁合金用足量稀硝酸完全溶解，得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下NO 11.2L，再向溶液中加入過量氨水，充分反應(yīng)后過濾．濾液深藍(lán)色含有銅氨絡(luò)離子-[Cu（NH₃）₄]²⁺，若沉淀質(zhì)量為7.8g，則合金的質(zhì)量為41.1g；
（6）將NO和NO₂組成的混合氣體通入如圖所示的裝置中，用來驗證濃硝酸的氧化性比稀硝酸的氧化性強（在通入混合氣體之前，已通入一段時間的N₂）．
已知：
（i）濃硝酸能將NO氧化成NO₂，而稀硝酸不能氧化NO．
（ii）NaOH溶液與NO₂能發(fā)生反應(yīng)生成兩種鹽和水，NaOH溶液與NO不反應(yīng)．
a．裝置②、③、④中盛放的藥品依次是稀硝酸、水、濃硝酸；
b．能夠說明實驗已成功的現(xiàn)象是裝置②液面上方氣體仍為無色，裝置④液面上方的氣體由無色變?yōu)榧t棕色．

Answer 1

分析 （1）硫離子的結(jié)構(gòu)示意圖為；
（2）1個H₂¹⁸O₂的中子數(shù)為（18-8）×2=20，據(jù)此計算；
（3）根據(jù)元素非金屬性越強，對應(yīng)最高價含氧酸的酸性越強，所以利用強酸制弱酸的方法說明碳的非金屬性強于硅；
（4）熱處理后得到對空氣、水、和酸都相當(dāng)穩(wěn)定的固體材料，同時還可生成對水不穩(wěn)定的Mg₃N₂，而MgO、Mg（OH）₂可溶于酸，故除去穩(wěn)定固體材料中的Si₃N₄、MgO和Mg₃N₂可加足量稀鹽酸后過濾；
（5）銅鋁合金與足量稀硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成硝酸銅和硝酸鋁，部分硝酸得到電子被還原為NO，向反應(yīng)后的溶液中加入過量的氨水，銅離子反應(yīng)生成Cu（NH₃）₄²⁺；鋁離子完全反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，依據(jù)質(zhì)量守恒和氧化還原反應(yīng)中電子得失守恒計算解答；
（6）利用濃硝酸能氧化NO，稀硝酸不能氧化NO來進(jìn)行驗證，故裝置③中水的作用是除去混合氣體中的NO₂，并獲得純凈的NO，NaOH是用來除氮的氧化物，故④中的液體為濃硝酸，②中為稀硝酸，裝置①可以收集NO；裝置②液面上方氣體仍為無色，裝置④液面上方的氣體由無色變?yōu)榧t棕色，說明濃硝酸的氧化性比稀硝酸強，

解答 解：（1）硫離子的結(jié)構(gòu)示意圖為；故答案為：；
（2）因為1個H₂¹⁸O₂的中子數(shù)為（18-8）×2=20，所以1molH₂¹⁸O₂的中子數(shù)為20moL，故答案為：20moL；
（3）元素非金屬性越強，對應(yīng)最高價含氧酸的酸性越強，所以利用強酸制弱酸的方法說明碳的非金屬性強于硅，方程式是CO₂+Na₂SiO₃+H₂O=H₂SiO₃↓+Na₂CO₃，故答案為：CO₂+Na₂SiO₃+H₂O=H₂SiO₃↓+Na₂CO₃；
（4）熱處理后得到對空氣、水、和酸都相當(dāng)穩(wěn)定的固體材料，同時還可生成對水不穩(wěn)定的Mg₃N₂，Mg₃N₂與鹽酸反應(yīng)生成MgCl₂和NH₄Cl，而MgO、Mg（OH）₂可溶于酸，故除去穩(wěn)定固體材料中的Si₃N₄、MgO和Mg₃N₂可加足量稀鹽酸后過濾，故答案為：加足量稀鹽酸后過濾；
（5）設(shè)合金中銅的物質(zhì)的量為xmol，鋁的物質(zhì)的量為ymol，反應(yīng)中銅失去電子變成二價銅離子，鋁失去電子變成鋁離子，硝酸中氮原子有+5價將為NO中的+2價，依據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子相等的規(guī)律則：
2x+3y=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$×（5-2）；
反應(yīng)中鋁最終全部變?yōu)闅溲趸�鋁依據(jù)原子個數(shù)守恒得：
Al～Al（OH）₃
1mol 78g
y 7.8g
y=0.1mol
帶入2x+3y=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$×（5-2）
解得：x=0.6mol
y=0.1mol
合金的質(zhì)量=m（Mg）+m（Al）=0.6mol×64g/mol+0.1mol×27g/mol=41.1g
故答案為：41.1；
（6）利用濃硝酸能氧化NO，稀硝酸不能氧化NO來進(jìn)行驗證，故裝置③中水的作用是除去混合氣體中的NO₂，并獲得純凈的NO，NaOH是用來除氮的氧化物，故④中的液體為濃硝酸，②中為稀硝酸，裝置①可以收集NO；裝置②液面上方氣體仍為無色，裝置④液面上方的氣體由無色變?yōu)榧t棕色，說明濃硝酸的氧化性比稀硝酸強，
a．由上述分析可知，裝置②、③、④中盛放的藥品依次是稀硝酸、水、濃硝酸；
b．能夠說明實驗已成功的現(xiàn)象是：裝置②液面上方氣體仍為無色，裝置④液面上方的氣體由無色變?yōu)榧t棕色，
故答案為：稀硝酸；水；濃硝酸；裝置乙液面上方氣體仍為無色，裝置丁液面上方的氣體由無色變?yōu)榧t棕色．

點評 本題綜合性強，涉及原子結(jié)構(gòu)、元素及其化合物，方程式的配平和計算，除雜等知識，要求學(xué)生具有牢固的基礎(chǔ)知識和運用關(guān)系式進(jìn)行計算的技能，題目難度中等，注意實驗設(shè)計的原理和方法．