Question

7．短周期主族元素A、B、C、D、E，原子序數(shù)依次增大，A元素的單質(zhì)常溫常壓下是最輕的氣體，B元素所形成化合物種類最多，C的最高價氧化物對應(yīng)水化物甲與其氣態(tài)氫化物乙能夠化合形成鹽丙；D元素的離子半徑是同周期元素形成的簡單離子中最小的．
（1）已知相關(guān)物質(zhì)之間存在如圖變化：

丁與乙和水反應(yīng)生成戊和丙的離子方程式為Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺．
（2）已知E及其化合物有以下變化：

寫出單質(zhì)E 與化合物Z在一定條件下反應(yīng)生成X和水的化學(xué)方程式S+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3SO₂↑+2H₂0；由A、B、C、D、E 5種元素中的兩種元素，可形成既含極性鍵又含非極性鍵的18電子的分子，該分子的分子式為H₂O₂或N₂H₄或C₂H₆等 （任寫一個）．
（3）C有多種氧化物，其中之一是一種無色氣體，在空氣中迅速變成紅棕色，在一定條件下，2L的該無色氣體與0.5L的氧氣相混合，若該混合氣體被足量的NaOH溶液完全吸收后沒有氣體殘留，所生成的C的含氧酸鹽的化學(xué)式是NaNO₂．
（4）X是一種僅含四種元素（不一定是A、B、C、D、E元素中的四種）的無機礦物鹽，某研究小組設(shè)計如下實驗探究其組成和性質(zhì)．

另取10.80g X在惰性氣流中加熱至完全分解，得到6.40g固體1，請回答如下問題：
①在惰性氣流中加熱X至完全分解的化學(xué)反應(yīng)方程式為CaFe（CO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaO+FeO+2CO₂↑．
②一定條件下，氣體甲與固體1中的某種成分可能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，寫出一個可能的化學(xué)反應(yīng)方程式2FeO+CO₂$\frac{\underline{\;一定條件下\;}}{\;}$Fe₂O₃+CO（或生成Fe₃O₄）．

Answer 1

分析 短周期主族元素A、B、C、D、E，原子序數(shù)依次增大，A元素的單質(zhì)常溫常壓下是最輕的氣體，A為H元素，B元素所形成化合物種類最多，B為C元素，C的最高價氧化物對應(yīng)水化物甲與其氣態(tài)氫化物乙能夠化合形成鹽丙，丙為銨鹽，故C為N元素，甲為HNO₃，乙為NH₃，丙為NH₄NO₃，D元素的離子半徑是同周期元素形成的簡單離子中最小的，D的原子序數(shù)比N元素大，故D處于第三周期，為Al元素；
（1）己電解生成金屬Al，故己為Al₂O₃，由轉(zhuǎn)化關(guān)系：乙+丁$\stackrel{水}{→}$戊+NH₄NO₃，戊$\stackrel{△}{→}$Al₂O₃可知，戊為Al（OH）₃，故反應(yīng)：乙+丁$\stackrel{水}{→}$戊+丙為Al（NO₃）₃+NH₃•H₂O→Al（OH）₃+NH₄NO₃；
（2）E元素原子序數(shù)大于Al，處于第三周期，由E$\stackrel{O_{2}}{→}$X$\stackrel{O_{2}}{→}$Y，E可能為S，X為SO₂，Y為SO₃，由Y$\stackrel{水}{→}$Z，Z為H₂SO₄，硫酸與硫反應(yīng)可以生成二氧化硫，符合轉(zhuǎn)化關(guān)系；
（3）C有多種氧化物，其中之一是一種無色氣體，在空氣中迅速變成紅棕色，該無色氣體為NO．相同體積下體積之比等于物質(zhì)的量之比，反應(yīng)中只有N元素與O元素的化合價發(fā)生變化，利用電子轉(zhuǎn)移守恒計算N元素在酸根中的化合價，判斷酸根書寫鹽的化學(xué)式；
（4）X能和HCl反應(yīng)生成氣體甲，隔絕空氣加熱X得到氣體甲和固體1，且X和HCl（aq）反應(yīng)也能得到CO₂，因此猜測X是碳酸鹽，因為X加熱易分解且能和酸反應(yīng)生成CO₂，那么甲為CO₂，固體1溶于水得到溶液1和固體2，溶液1和二氧化碳反應(yīng)生成白色沉淀1，白色沉淀1和二氧化碳、水反應(yīng)生成溶液2，則白色沉淀1為碳酸鹽、溶液2為碳酸氫鹽；
固體2和稀鹽酸反應(yīng)生成溶液3，且需要無氧條件，溶液3中加入堿在無氧條件下生成白色沉淀2，白色沉淀2被空氣氧化生成紅褐色沉淀，則白色沉淀2是Fe（OH）₂，溶液3為FeCl₂，X僅含4種元素，碳酸鹽分解生成二氧化碳?xì)怏w和兩種氧化物，其中一種氧化物能溶于水，結(jié)合地殼的成分猜測固體1中成分為CaO、FeO，對應(yīng)地，X應(yīng)為CaFe（CO₃）₂，結(jié)合題中信息：10.80g X在惰性氣流中加熱至完全分解，得到6.40g固體1，經(jīng)計算，確認(rèn)X為CaFe（CO₃）₂，那么，溶液1是Ca（OH）₂，白色沉淀1是CaCO₃，溶液2是Ca（HCO₃）₂，再結(jié)合題目分析解答．

解答 解：短周期主族元素A、B、C、D、E，原子序數(shù)依次增大，A元素的單質(zhì)常溫常壓下是最輕的氣體，A為H元素，B元素所形成化合物種類最多，B為C元素，C的最高價氧化物對應(yīng)水化物甲與其氣態(tài)氫化物乙能夠化合形成鹽丙，丙為銨鹽，故C為N元素，甲為HNO₃，乙為NH₃，丙為NH₄NO₃，D元素的離子半徑是同周期元素形成的簡單離子中最小的，D的原子序數(shù)比N元素大，故D處于第三周期，為Al元素；
（1）己電解生成金屬Al，故己為Al₂O₃，由轉(zhuǎn)化關(guān)系：乙+丁$\stackrel{水}{→}$戊+NH₄NO₃，戊$\stackrel{△}{→}$Al₂O₃可知，戊為Al（OH）₃，故反應(yīng)：乙+丁$\stackrel{水}{→}$戊+丙為Al（NO₃）₃+NH₃•H₂O→Al（OH）₃+NH₄NO₃，反應(yīng)離子方程式為Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
故答案為：Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（2）E元素原子序數(shù)大于Al，處于第三周期，由E$\stackrel{O_{2}}{→}$X$\stackrel{O_{2}}{→}$Y，E可能為S，X為SO₂，Y為SO₃，由Y$\stackrel{水}{→}$Z，Z為H₂SO₄，硫酸與硫反應(yīng)可以生成二氧化硫，符合轉(zhuǎn)化關(guān)系，單質(zhì)S與H₂SO₄在一定條件下反應(yīng)生成SO₂和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：S+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3SO₂↑+2H₂0；由H、C、N、Al、S 5種元素中的兩種元素，形成既含極性鍵又含非極性鍵的18電子的分子，該分子為H₂O₂、N₂H₄、C₂H₆等；
故答案為：S+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3SO₂↑+2H₂0；H₂O₂或N₂H₄或C₂H₆等；
（3）該無色氣體是NO，2LNO與0.5L的氧氣混合，混合氣體被足量的NaOH溶液完全吸收后沒有氣體殘留，反應(yīng)中只有N元素與O元素的化合價發(fā)生變化，令N元素在酸根中的化合價為a，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有2×（a-2）=0.5×4，解得a=3，即酸根中N元素的化合價為+3，故生成NaNO₂；
故答案為：NaNO₂；
（4）X能和HCl反應(yīng)生成氣體甲，隔絕空氣加熱X得到氣體甲和固體1，且X和HCl（aq）反應(yīng)也能得到CO₂，因此猜測X是碳酸鹽，因為X加熱易分解且能和酸反應(yīng)生成CO₂，那么甲為CO₂，固體1溶于水得到溶液1和固體2，溶液1和二氧化碳反應(yīng)生成白色沉淀1，白色沉淀1和二氧化碳、水反應(yīng)生成溶液2，則白色沉淀1為碳酸鹽、溶液2為碳酸氫鹽；
固體2和稀鹽酸反應(yīng)生成溶液3，且需要無氧條件，溶液3中加入堿在無氧條件下生成白色沉淀2，白色沉淀2被空氣氧化生成紅褐色沉淀，則白色沉淀2是Fe（OH）₂，溶液3為FeCl₂，X僅含4種元素，碳酸鹽分解生成二氧化碳?xì)怏w和兩種氧化物，其中一種氧化物能溶于水，結(jié)合地殼的成分猜測固體1中成分為CaO、FeO，對應(yīng)地，X應(yīng)為CaFe（CO₃）₂，結(jié)合題中信息：10.80g X在惰性氣流中加熱至完全分解，得到6.40g固體1，經(jīng)計算，確認(rèn)X為CaFe（CO₃）₂，那么，溶液1是Ca（OH）₂，白色沉淀1是CaCO₃，溶液2是Ca（HCO₃）₂，
①通過以上分析知，X的化學(xué)式是 CaFe（CO₃）₂，在惰性氣流中加熱X至完全分解生成二氧化碳和氧化鈣、氧化亞鐵，所以該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為CaFe（CO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaO+FeO+2CO₂↑，
故答案為：CaFe（CO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaO+FeO+2CO₂↑；
②一定條件下，氣體甲與固體1中的某種成分可能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，氧化亞鐵具有還原性，能被二氧化碳氧化生成四氧化三鐵或氧化鐵，同時生成CO，反應(yīng)方程式為2FeO+CO₂$\frac{\underline{\;一定條件下\;}}{\;}$Fe₂O₃+CO（或生成Fe₃O₄），
故答案為：2FeO+CO₂$\frac{\underline{\;一定條件下\;}}{\;}$Fe₂O₃+CO（或生成Fe₃O₄）．

點評 主要以“無機框圖題”的形式考查元素單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)，涉及常用化學(xué)用語與氧化還原計算等，難度中等，在熟練掌握元素化合物知識的基礎(chǔ)上著重考查學(xué)生的發(fā)散思維、分析判斷、邏輯思維以及對無機物知識的綜合應(yīng)用等能力．