Question

现有四种元素，分别位于元素周期表的前四个不同周期，其原子序数总和为48．由它们可组成甲、乙、丙、丁四种单质和A、B、C、D四种化合物，其中甲、乙为非金属单质，丙、丁为金属单质．这些物质间的转化关系如图所示（反应条件已省略）
请回答下列问题：
（1）组成丁的元素在周期表中的位置______．B的俗名______，C物质的用途之一______．
（2）写出A+乙B的化学方程式______．
（3）在加热条件下，丁与气态D可发生反应，该反应的化学方程式为______．
（4）若21.6g A与适量的乙反应生成B，A、B按上述图示转化为溶液I和溶液II（假设各步反应均恰好进行完全）；向溶液I中通入______mol Cl₂，经充分反应可恰好使溶质的组成与溶液II完全相同．

Answer 1

解：四种元素，分别位于元素周期表的前四个不同周期，它们可组成甲、乙、丙、丁四种单质A、B、C、D四种化合物，
B为黑色晶体，B为Fe₃O₄，甲、乙为非金属单质，故甲、乙有一种为H₂，一种为O₂，原子序数总和为48，故另外元素的原子序数为48-1-8-26=13，为Al元素；
丙、丁为金属单质，由A+甲→丁+D及Fe₃O₄+甲→丁+D可知，丁为Fe，故丙为Al，A与Fe₃O₄含有相同的元素，甲为H₂，D为H₂O，故乙为O₂，结合AFe₃O₄，得A为FeO，由FeO+Al→Fe+Al₂O₃，Fe₃O₄+Al→Fe+Al₂O₃，故C为Al₂O₃；
FeO溶液Ⅰ，溶液Ⅰ为FeCl₂，Fe₃O₄+溶液Ⅱ，故溶液Ⅱ为FeCl₂、FeCl₃混合溶液，FeCl₂溶液中通入一定量的Cl₂，可以得FeCl₂、FeCl₃混合溶液，
（1）丁为Fe，Fe元素是26号元素，常用周期表中第四周期第Ⅷ族；
B为Fe₃O₄，俗名为磁性氧化铁；
C为Al₂O₃，可以作耐火材料或治炼铝的原料；
故答案为：第四周期第Ⅷ族；磁性氧化铁；作耐火材料或治炼铝的原料；
（2）A+乙B是氧化亚铁被氧气氧化为四氧化三铁，反应方程式为：6FeO+O₂2Fe₃O₄；
故答案为：6FeO+O₂2Fe₃O₄；
（3）在加热条件下，Fe与水蒸气反应生成四氧化三铁与氢气，反应方程式为：3Fe+4H₂O（g） Fe₃O₄+4H₂；
故答案为：3Fe+4H₂O（g） Fe₃O₄+4H₂；
（4）若21.6gFeO的物质的量为=0.3mol，由铁元素守恒可以生成Fe₃O₄为0.3mol×=0.1mol，Fe₃O₄中+3价的Fe为0.1mol×=0.2mol，根据电子转移守恒，2×n（Cl₂）=n（Fe³⁺）×（3-2）=0.2mol×1，故n（Cl₂）=0.1mol；
故答案为：0.1mol．
分析：四种元素，分别位于元素周期表的前四个不同周期，它们可组成甲、乙、丙、丁四种单质A、B、C、D四种化合物，
B为黑色晶体，B为Fe₃O₄，甲、乙为非金属单质，故甲、乙有一种为H₂，一种为O₂，原子序数总和为48，故另外元素的原子序数为48-1-8-26=13，为Al元素；
丙、丁为金属单质，由A+甲→丁+D及Fe₃O₄+甲→丁+D可知，丁为Fe，故丙为Al，A与Fe₃O₄含有相同的元素，甲为H₂，D为H₂O，故乙为O₂，结合AFe₃O₄，得A为FeO，由FeO+Al→Fe+Al₂O₃，Fe₃O₄+Al→Fe+Al₂O₃，故C为Al₂O₃；
FeO溶液Ⅰ，溶液Ⅰ为FeCl₂，Fe₃O₄+溶液Ⅱ，故溶液Ⅱ为FeCl₂、FeCl₃混合溶液，FeCl₂溶液中通入一定量的Cl₂，可以得FeCl₂、FeCl₃混合溶液，符合转化关系．
点评：本题以无机框图题的形式考查Fe、Al等元素单质及其化合物之间的相互转化关系、化学用语的书写、氧化还原反应计算、逻辑推理等，本题中B为黑色晶体，四种元素的位置及形成的单质为解题突破口，A到B的转化是学生生疏知识，需要结合氧化还原反应知识进行推理，对学生的逻辑推理能力提出较高要求．