Question

16．A、B、C、D是中学化学的常见物质，其中A、B、C均含有同一种元素．在一定条件下相互转化的关系如下图所示（部分反应中的H₂O已略去）．请填空：

（1）若A可用于自来水消毒，D是一种金属单质，溶液C久置于空气中，则可以证明其是否变质的试剂是KSCN溶液；工业上制取A的离子方程式为2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑．
（2）若A是一种碱性气体，常用作制冷剂，B是汽车尾气之一，遇空气会变色，则反应①的化学方程式为4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O．
（3）若D是一种造成酸雨危害的气体，A、B、C的焰色反应都呈黄色，请写出由A、C反应生成B的离子方程式：HSO₃^-+OH^-=SO₃^2-+H₂O．
（4）若A是生产、生活中用量最大、用途最广的金属单质，D是硝酸（假设稀硝酸的还原产物只有NO，浓硝酸的还原产物只有NO₂）．HNO₃和H₂SO₄组成的混合溶液1L，溶液中c（H⁺）=1mol/L，与过量A反应得到无色气体体积6.72L（标准状况下），原溶液中D的物质的量浓度为0.2mol/L，假设反应后溶液体积不变，最终得到的溶液中溶质的物质的量为0.4mol．

Answer 1

分析 （1）A可用于自来水消毒，A为Cl₂，D是一种金属单质，由转化关系可知，D为变价金属，则D为Fe，B为FeCl₃，C为FeCl₂；
（2）若A是一种碱性气体，常用作制冷剂，B是汽车尾气之一，遇空气会变色，则A是NH₃，B为NO，D为O₂，C为NO₂；
（3）A、B、C的焰色反应都呈黄色，均含有Na元素，D是一种造成酸雨危害的气体，则D为SO₂，A为NaOH，B为Na₂SO₃，C为NaHSO₃；
（4）若A是生产、生活中用量最大、用途最广的金属单质，则A为Fe，D是硝酸（假设稀硝酸的还原产物只有NO，浓硝酸的还原产物只有NO₂），则B为Fe（NO₃）₂，C为Fe（NO₃）₃．溶液中氢离子为1L×1mol/L=1mol，反应生成无色气体为$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol，若全部为硝酸，由3Fe+2NO₃^-+8H⁺=3Fe²⁺+2NO↑+4H₂O，可知生成NO为1mol×$\frac{2}{8}$=0.25mol，若全部为硫酸，生成气体为0.5mol，实际生成气体介于二者之间，故生成的气体为NO、氢气混合气体，则混酸中硝酸全部被还原，反应后溶液中溶质为FeSO₄，设混酸中硝酸为xmol、硫酸为ymol，表示出生成NO、氢气物质的量，根据氢离子总量、氢气物质的量列方程计算．

解答 解：（1）A可用于自来水消毒，A为Cl₂，D是一种金属单质，由转化关系可知，D为变价金属，则D为Fe，B为FeCl₃，C为FeCl₂，溶液C久置于空气中，则可以证明其是否变质的试剂是：KSCN溶液，工业上制取A的离子方程式为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，
故答案为：KSCN溶液；2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（2）若A是一种碱性气体，常用作制冷剂，B是汽车尾气之一，遇空气会变色，则A是NH₃，B为NO，D为O₂，C为NO₂，反应①的化学方程式为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O，
故答案为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O；
（3）A、B、C的焰色反应都呈黄色，均含有Na元素，D是一种造成酸雨危害的气体，则D为SO₂，A为NaOH，B为Na₂SO₃，C为NaHSO₃，由A、C反应生成B的离子方程式：HSO₃^-+OH^-=SO₃^2-+H₂O，
故答案为：HSO₃^-+OH^-=SO₃^2-+H₂O；
若A是生产、生活中用量最大、用途最广的金属单质，则A为Fe，D是硝酸（假设稀硝酸的还原产物只有NO，浓硝酸的还原产物只有NO₂），则B为Fe（NO₃）₂，C为Fe（NO₃）₃．
溶液中氢离子为1L×1mol/L=1mol，反应生成无色气体为$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol，若全部为硝酸，由3Fe+2NO₃^-+8H⁺=3Fe²⁺+2NO↑+4H₂O，可知生成NO为1mol×$\frac{2}{8}$=0.25mol，若全部为硫酸，生成气体为0.5mol，实际生成气体介于二者之间，故生成的气体为NO、氢气混合气体，则混酸中硝酸全部被还原，反应后溶液中溶质为FeSO₄，设混酸中硝酸为xmol、硫酸为ymol，则x+2y=1，由3Fe+2NO₃^-+8H⁺=3Fe²⁺+2NO↑+4H₂O，可知消耗氢离子为4x mol，生成NO为x mol，根据H原子守恒可知生成氢气为$\frac{1}{2}$×（1mol-4xmol），则：
x mol+$\frac{1}{2}$×（1mol-4xmol）=0.3mol，解得x=0.2、y=0.4，原溶液中硝酸的物质的量浓度为 $\frac{0.2mol}{1L}$=0.2mol/L，最终得到的溶液中溶质FeSO₄的物质的量为0.4mol，
故答案为：0.2mol/L；0.4mol．

点评 本题考查无机物推断，属于开放性题目，需要学生熟练掌握元素化合物知识，（4）中计算关键是利用极限法判断生成生成气体组成，难度中等．