Question

2．已知A、B、C、D、E、X存在图示转化关系（部分生成物和反应条件略）．

（1）若E为非金属氧化物，则A与水反应的化学方程式3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO．
①当X是碱性溶液，C分子中有22个电子时，表示X溶液呈碱性的离子方程式为CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，用结构式表示C分子：O=C=O．
②当X为金属单质时，则X与B的稀溶液反应生成C的离子反应方程式为Fe+4H⁺+NO₃^-=Fe³⁺+NO↑+2H₂O．
（2）若E为常见单质气体，D为白色胶状沉淀，A的化学式可能是Na或Na₂O₂，B中含有的化学键类型为离子键和极性共价键，C与X反应的离子方程式为Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓．
（3）若B为单质气体，D可与水蒸气在一定条件下发生可逆反应生成C和一种可燃性气体单质，则该可逆反应的化学方程式为CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）．t℃时，在密闭恒容的某容器中投入等物质的量的D和水蒸气，一段时间后达到平衡，该温度下反应的化学平衡常数K=1，则D的转化率为50%．

Answer 1

分析 （1）A在常温下与水反应生成非金属氧化物E，因此符合条件的是NO₂溶于水；
①B是硝酸，当X是碱性溶液，C分子中有22个电子，这说明C是CO₂，因此X是碳酸盐；
②B是硝酸，X为金属单质，且X能与C继续反应，说明X应该是变价金属，所以X是铁，C为硝酸铁；
（2）若E为常见单质气体，D为白色胶状沉淀，则D是氢氧化铝，由于氢氧化铝是两性氢氧化物，则符合条件的是B是碱，X是铝盐，C是偏铝酸盐，所以A是钠或过氧化钠，与水反应生成氢氧化钠和氢气或氢氧化钠与氧气；
（3）若B为单质气体，D可与水蒸气在一定条件下发生可逆反应生成C和一种可燃性气体单质，则可推知A为Na₂O₂，B为O₂，氧气与碳反应生成二氧化碳，二氧化碳与碳反应生成 一氧化碳，一氧化碳与水反应生成二氧化碳和氢气，氢气可燃，所以X为C，C为CO₂，D为CO，则E为Na₂CO₃，根据反应CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）中，K=$\frac{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}{c（CO）c（{H}_{2}O）}$，利用三段式可计算出D的转化率．

解答 解：（1）A在常温下与水反应生成非金属氧化物E，因此符合条件的是NO₂溶于水，反应的化学方程式为：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，
故答案为：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
①B是硝酸，当X是碱性溶液，C分子中有22个电子，这说明C是CO₂，因此X是碳酸盐，CO₃^2-水解溶液显碱性，所以表示X溶液呈碱性的离子方程式为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，CO₂是由碳氧双键构成的共价化合物，所以CO₂的结构式为O=C=O，故答案为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；O=C=O；
②B是硝酸，X为金属单质，且X能与C继续反应．这说明X应该是变价金属，所以X是铁．则X与B的稀溶液反应生成C的离子反应方程式为Fe+4H⁺+NO₃^-=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，故答案为：Fe+4H⁺+NO₃^-=Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（2）若E为常见单质气体，D为白色胶状沉淀，则D是氢氧化铝．由于氢氧化铝是两性氢氧化物，则符合条件的是B是碱，X是铝盐，C是偏铝酸盐．所以A是钠或过氧化钠，与水反应生成氢氧化钠和氢气或氢氧化钠与氧气，因此A的化学式可能是Na 或Na₂O₂，B为氢氧化钠，氢氧化钠中含有的化学键类型为离子键和极性键，C与X反应的离子方程式为：Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓，
故答案为：Na或Na₂O₂；离子键和极性共价键；Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓；
（3）若B为单质气体，D可与水蒸气在一定条件下发生可逆反应生成C和一种可燃性气体单质，则可推知A为Na₂O₂，B为O₂，氧气与碳反应生成二氧化碳，二氧化碳与碳反应生成 一氧化碳，一氧化碳与水反应生成二氧化碳和氢气，氢气可燃，所以X为C，C为CO₂，D为CO，则E为Na₂CO₃，可逆反应的化学方程式为CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），设起始物质的浓度为a mol/L，转化的CO的浓度为xmol/L，
      根据反应CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），
 起始（mol/L）  a             a                 0              0
转化（mol/L）  x              x                 x              x
平衡（mol/L）a-x           a-x                x              x         
K=$\frac{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}{c（CO）c（{H}_{2}O）}$=$\frac{{x}^{2}}{（a-x）^{2}}$=1，所以x=$\frac{1}{2}$a，则CO的转化率为$\frac{\frac{1}{2}a}{a}$×100%=50%，
故答案为：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）；50%．

点评 本题考查无机物的推断，涉及钠元素单质化合物性质，物质的焰色反应为推断突破口，旨在考查学生对基础知识的掌握，需要学生熟练掌握元素化合物知识，难度中等．