Question

中学化学常见的物质A、B、C、D之间存在如下转化关系：A+B→C+D+H₂O（没有配平）．请按要求填空：
（1）若A为短周期元素组成的黑色固体单质，与B的浓溶液共热时，产生C、D两种气体．C、D两种气体均能使澄清石灰水变浑浊，则该反应的化学方程式是：______ CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O

Answer 1

【答案】分析：（1）C、D两种气体均能使澄清石灰水变浑浊，能使澄清石灰水变浑浊的气体是二氧化碳和二氧化硫，所以C、D和二氧化碳和二氧化硫，A为短周期元素组成的黑色固体单质，所以A是C单质，加热条件下，碳和浓硫酸反应生成二氧化碳和二氧化硫、水，所以B是浓硫酸；根据两种气体的特殊性选取试剂进行鉴别，二氧化硫和二氧化碳都是酸性氧化物，不同点是二氧化硫具有还原性和漂白性；
C是无色无味的气体，所以C是二氧化碳，根据二氧化碳和氢氧化钠的物质的量之比确定生成物成分，根据电荷守恒和物料守恒确定溶液中各种离子浓度大小关系；
（2）无色气体C遇空气迅速变成经棕色，所以C是NO，A为红色金属单质铜，铜和稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，所以B是稀硝酸，根据氮原子守恒计算生成一氧化氮气体的体积，二氧化氮和四氧化二氮之间存在化学平衡，降低温度，平衡放热方向移动；
（3）若A在水中的溶解度随温度的升高而降低是氢氧化钙，B为短周期非金属单质，D是漂白粉的成分之一，氢氧化钙和氯气反应生成氯化钙、次氯酸钙和水，所以B是氯气，C能发生水解反应，所以C是次氯酸钙，D是氯化钙；
（4）若A为五核10电子的阳离子与单核18电子的阴离子构成的无色晶体，五核10电子的阳离子是铵根离子，受热易分解，分解后生成两种极易溶于水的气体，则A是氯化铵，单核18电子的阴离子是氯离子，氯离子的检验用硝酸酸化的硝酸银溶液，如果生成白色沉淀证明含有氯离子，否则没有氯离子．
解答：解：（1）C、D两种气体均能使澄清石灰水变浑浊，能使澄清石灰水变浑浊的气体是二氧化碳和二氧化硫，所以C、D和二氧化碳和二氧化硫，A是碳，加热条件下，碳和浓硫酸反应生成二氧化碳、二氧化硫和水，反应方程式为：C+2H₂SO₄（浓）   CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
二氧化碳和二氧化硫相同的性质是都能使澄清石灰水变浑浊，不同点是二氧化硫具有漂白性和还原性，
a、二氧化硫和二氧化碳都不和氯化钡反应，所以现象相同，无法鉴别，故选；
b、二氧化硫能使酸性高锰酸钾褪色，二氧化碳不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，所以能鉴别，故不选；
c、二氧化硫能使品红溶液褪色，二氧化碳不能使品红溶液褪色，所以能鉴别，故不选；
d、二氧化硫能和硝酸酸化的硝酸钡反应生成白色沉淀，二氧化碳不能和硝酸酸化的硝酸钡反应，所以能鉴别，故不选；
故选a；
氢氧化钠的物质的量=2mol/L×0.5L=1mol，二氧化碳的物质的量是0.8mol，1＜=＜2，所以氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和碳酸氢钠，氢氧化钠和二氧化碳恰好反应生成碳酸钠和碳酸氢钠，反应方程式为5NaOH+4CO₂═Na₂CO₃+3NaHCO₃+H₂O；
5NaOH+4CO₂═Na₂CO₃+3NaHCO₃+H₂O；
5mol 4mol  1mol   3mol
1mol 0.8mol 0.2mol 0.6mol
通过方程式知，生成0.2mol碳酸钠、0.6mol碳酸氢钠，钠离子不水解浓度最大，虽然碳酸钠和碳酸氢钠能水解，但盐在溶液中以电离为主，水解为次，所以碳酸氢根离子浓度大于碳酸根离子浓度，碳酸根离子和碳酸氢根离子水解导致氢氧根离子浓度大于氢离子浓度而使溶液呈碱性，所以离子浓度大小顺序为：c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃ ^2- ）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
故答案为：C+2H₂SO₄（浓）   CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，a，5NaOH+4CO₂═Na₂CO₃+3NaHCO₃+H₂O，c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃ ^2- ）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（2）无色气体C遇空气迅速变成经棕色，所以C是NO，A为红色金属单质铜，铜和稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，所以B是稀硝酸，根据氮原子守恒计算一氧化氮气体体积，设NO体积为X，
HNO₃----NO，
1mol   22.4L
2mol   x
x=44.8L
二氧化氮能自身转化为四氧化二氮，且二氧化氮和四氧化二氮之间存在化学平衡，该反应是放热反应，降低温度平衡向正反应方向移动，气体颜色变浅；
故答案为：44.8，2NO₂（红棕色）?N₂O₄（无色）；△H＜0，降温，平衡向正反应方向移动，红棕色NO₂浓度减小，混合气体的颜色变浅；
（3）若A在水中的溶解度随温度的升高而降低是氢氧化钙，B为短周期非金属单质，D是漂白粉的成分之一，氢氧化钙和氯气反应生成氯化钙、次氯酸钙和水，所以B是氯气，C能发生水解反应，所以C是次氯酸钙，D是氯化钙，次氯酸根离子水解方程式为：ClO^-+H₂O?HClO+OH^-；
故答案为：ClO^-+H₂O?HClO+OH^-；
（4）若A为五核10电子的阳离子与单核18电子的阴离子构成的无色晶体，五核10电子的阳离子是铵根离子，受热易分解，分解后生成两种极易溶于水的气体，则A是氯化铵，单核18电子的阴离子是氯离子，氯离子的检验方法是：取少量A于一洁净试管中，加蒸馏水溶解后，滴加硝酸银溶液，产生白色没淀，再滴加稀硝酸，振荡，沉淀不溶解，则A的阴离子为Cl^-．
故答案为：取少量A于一洁净试管中，加蒸馏水溶解后，滴加硝酸银溶液，产生白色没淀，再滴加稀硝酸，振荡，沉淀不溶解，则A的阴离子为Cl^-．
点评：本题以元素化合物的推断为载体考查了离子浓度大小的比较、物质的量的有关计算、离子的检验等知识点，同时考查学生推断、分析、归纳总结能力，离子的检验是高考的热点，注意含有弱根离子的盐（弱酸弱碱盐除外）在水中以电离为主水解为次．