Question

14．無機化合物A主要用于藥物制造?在一定條件下，2.30g固體A與5.35gNH₄Cl固體恰好完全反應，生成固體B和4.48L氣體C（標準狀況）?氣體C極易溶于水得到堿性溶液，電解無水B可生成一種短周期元素的金屬單質D和氯氣?由文獻資料知道：工業(yè)上物質A可用金屬D與液態(tài)的C在硝酸鐵催化下反應來制備，純凈的A物質為白色固體，但制得的粗品往往是灰色的；物質A的熔點390℃，沸點430℃，密度大于苯或甲苯，遇水反應劇烈，也要避免接觸酸?酒精?在空氣中A緩慢分解，對其加強熱則猛烈分解，在750～800℃分解為化合物E和氣體C?
回答下列問題：
（1）A的化學式LiNH₂?
（2）A與鹽酸反應的化學方程式為LiNH₂+2HCl=LiCl+NH₄Cl?
（3）A在750～800℃分解的方程式為3LiNH₂$\frac{\underline{\;750～800℃\;}}{\;}$Li₃N+2NH₃ ，制得的粗品往往是灰色的，其可能的原因是制得的產物中含有雜質鐵?
（4）久置的A可能大部分變質而不能使用，需要將其銷毀?遇到這種情況，可用苯或甲苯將其覆蓋，然后緩慢加入用苯或甲苯稀釋過的無水乙醇，試解釋其化學原理：LiNH₂密度大于苯或甲苯且不溶于它們，所以可用苯或甲苯進行覆蓋；乙醇羥基上的氫較活潑，故也可以跟LiNH₂反應，方程式為LiNH₂+C₂H₅OH-→C₂H₅OLi+NH₃，但是由于醇羥基上的氫比水中氫不活潑，故此反應進行較緩慢，可將其銷毀又不會有危險?
（5）工業(yè)制備單質D的流程圖如下：

①步驟①中操作名稱是蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶?
②試用平衡移動原理解釋步驟②中減壓的目的是LiCl•H₂O（s）?LiCl（s）+H₂O（g），減小壓強，有利于平衡向正方向移動，有利于無水LiCl的制備?
（6）寫出D的重氫化合物與水反應的化學方程式為LiD+H₂O=LiOH+HD↑?

Answer 1

分析 在一定條件下，2.30g固體A與5.35gNH₄Cl固體恰好完全反應，生成固體B和4.48L氣體C （標準狀況），氣體C極易溶于水得到堿性溶液，可推知C為NH₃，電解無水B可生成一種短周期元素的金屬單質D和氯氣，B為金屬D氯化物，4.48L氨氣的物質的量=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，其質量=0.2mol×17g/mol=3.4g，根據(jù)質量守恒可知B的質量為2.3g+5.35g-3.4g=4.25g，NH₄Cl的摩爾質量為53.5g/mol，5.35gNH₄Cl為0.1mol，若D為ⅡA族金屬，則固體A與NH₄Cl固體反應可表為：A+NH₄Cl→DCl₂+NH₃，根據(jù)Cl原子守恒，DCl₂的物質的量=0.05mol，其摩爾質量=$\frac{4.25g}{0.05mol}$=85g/mol，D的相對分子質量=85-71=14，不符合題意，若D為ⅠA族金屬，則固體A與NH₄Cl固體反應可表為：A+NH₄Cl→DCl+NH₃，根據(jù)Cl原子守恒，DCl的物質的量=0.1mol，其摩爾質量=$\frac{4.25g}{0.1mol}$=42.5g/mol，D的相對分子質量=42.5-35.5=7，故D為Li，可推知B為LiCl，那么2.3g化合物A中含Li元素也為 0.1mol，再根據(jù)質量守恒和原子守恒（原子的種類和數(shù)目反應前后相同），則2.3gA中含有N原子為0.2mol-0.1mol=0.1mol，含有H原子為0.2mol×4-0.4mol=0.2mol，可推知A是LiNH₂，LiNH₂中N原子與H原子數(shù)目之比為1：2，NH₃中N原子與H原子數(shù)目之比為1：3，故化合物E含有Li、N元素，應為Li₃N，據(jù)此答題．

解答 解：（1）根據(jù)上面的分析可知，A是LiNH₂，
故答案為：LiNH₂；
（2）根據(jù)化合物A（LiNH₂）遇水強烈水解，能生成LiOH和NH₃，所以其與鹽酸反應生成LiCl、NH₄Cl，反應方程式為：LiNH₂+2HCl=LiCl+NH₄Cl，
故答案為：LiNH₂+2HCl=LiCl+NH₄Cl；
（3）根據(jù)上面的分析可知，C為NH₃，E應為Li₃N，A在750～800℃分解為化合物E和氣體C，反應方程式為：3LiNH₂$\frac{\underline{\;750～800℃\;}}{\;}$Li₃N+2NH₃，制得的產物中含有雜質鐵，使粗品往往是灰色，
故答案為：3LiNH₂$\frac{\underline{\;750～800℃\;}}{\;}$Li₃N+2NH₃ ；制得的產物中含有雜質鐵；
（4）LiNH₂密度大于苯或甲苯且不溶于它們，所以可用苯或甲苯進行覆蓋；乙醇羥基上的氫較活潑，故也可以跟LiNH₂反應，方程式為LiNH₂+C₂H₅OH-→C₂H₅OLi+NH₃，但是由于醇羥基上的氫比水中氫不活潑，故此反應進行較緩慢，可將其銷毀又不會有危險，
故答案為：LiNH₂密度大于苯或甲苯且不溶于它們，所以可用苯或甲苯進行覆蓋；乙醇羥基上的氫較活潑，故也可以跟LiNH₂反應，方程式為LiNH₂+C₂H₅OH-→C₂H₅OLi+NH₃，但是由于醇羥基上的氫比水中氫不活潑，故此反應進行較緩慢，可將其銷毀又不會有危險．
（5）通過工業(yè)制備單質Li的流程圖可知：步驟①是要從LiCl溶液獲得LiCl﹒H₂O晶體，所以，其操作應為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌．步驟②是要將LiCl﹒H2O晶體在減壓、干燥的氯化氫氣氛中加熱（200℃）生成無水LiCl，然后經(jīng)步驟③電解熔融的LiCl制得金屬Li，則：
①步驟①中的操作己經(jīng)有過濾、洗滌，還應有“蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶”，
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶；
②LiCl﹒H₂O晶體脫去結晶水生成無水LiCl的反應：LiCl﹒H₂O（s）?LiCl （s）+H₂O（g），是一個擴大氣體體積的反應，所以減小壓強，有利于平衡LiCl﹒H₂O（s）?LiCl （s）+H₂O（g），向正方向移動，有利于無水LiCl的制備． 
故答案為：LiCl•H₂O（s）?LiCl（s）+H₂O（g），減小壓強，有利于平衡向正方向移動，有利于無水LiCl的制備；
（6）LiD中陽離子與水電離的氫氧根離子結合，而陽離子與水電離的氫離子結合，反應方程式為：LiD+H₂O=LiOH+HD↑，
故答案為：LiD+H₂O=LiOH+HD↑．

點評 本題考查無機物推斷、化學實驗等，題目素材比較陌生，增大題目難度，側重考查學生對知識的遷移應用與綜合分析解決問題能力，對學生的邏輯推理有較高的要求，計算推斷金屬D為Li是關鍵，難度較大．