Question

4．X、Y、Z、W四种物质有如图1相互转化关系（其中X、W单质，Y、Z为化合物，未列出反应条件）．
Ⅰ．若Z是生活中常用的调味品，W遇淀粉溶液变蓝，则：
（1）向FeCl₂溶液中加入X的水溶液，是溶液颜色变为棕黄色的微粒是Cl₂；
（2）工业上Z有多种用途，用化学方程式表示Z的一种用途2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2NaOH；
（3）生活中所用的Z加入了碘酸钾，过量X与Y溶液反应时可以得到一种碘酸盐，此反应的离子方程式是3Cl₂+I^-+3H₂O═6Cl^-+IO₃^-+6H⁺；
Ⅱ．若X是工业上用量最大的金属单质，Z是一种具有磁性的黑色晶体，则：
（1）X与Y反应的化学方程式是3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
（2）若用图2装置只进行Z+W         X+Y反应（夹持装置未画出）：
①完成此实验有多步操作，其中三步是：
a．点燃酒精灯；b．滴加盐酸；c．检验气体纯度
这三步操作的先后顺序是bca（填字母）；
②为保证实验成功，上述装置需要改进，方法是（用文字叙述）在甲、乙装置中间增加一个装有水的洗气瓶；
（3）将3.48g Z加入50mL 4mol/L的稀HNO₃中充分反应，产生112mL的NO（标准状况），向反应后的溶液中滴加NaOH溶液能产生沉淀．当沉淀量最多时，至少需要加入2mol/L的NaOH溶液97.5mL （精确到0.1）．

Answer 1

分析 Ⅰ．若W遇淀粉溶液变蓝，w是碘单质，X和Y反应生成碘和Z，Z是生活中常用的调味品，Z是氯化钠，根据元素守恒、氧化还原反应及X和W是单质、Y和Z为化合物知，X是氯气，Y是碘化钠；
Ⅱ．若X是工业上用量最大的金属单质，则X是铁，Z是一种具有磁性的黑色晶体，Z是四氧化三铁，X、Y、Z、W四种物质有如下相互转化关系，其中X、W单质，Y、Z为化合物，该反应是铁和水蒸气反应生成氢气和四氧化三铁，所以W是氢气，Y是水．
（1）高温下，铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气；
（2）①从实验安全性方面分析；
②实验过程中要防止杂质的干扰，在实验中要有除杂装置；
（3）先确定溶液中溶质成分，再根据原子守恒计算氢氧化钠的体积．

解答 解：Ⅰ．若W遇淀粉溶液变蓝，w是碘单质，X和Y反应生成碘和Z，Z是生活中常用的调味品，Z是氯化钠，根据元素守恒、氧化还原反应及X和W是单质、Y和Z为化合物知，X是氯气，Y是碘化钠；
（1）通过以上分析知，向FeCl₂溶液中加入Cl₂的水溶液，使溶液颜色变为棕黄色，
故答案为：Cl₂；
（2）工业上用电解饱和氯化钠溶液制取氢氧化钠，电解方程式为：2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$ H₂↑+Cl₂↑+2NaOH，
故答案为：2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$ H₂↑+Cl₂↑+2NaOH；
（3）氯气有强氧化性，能把碘离子氧化生成碘酸根离子，同时自身被还原成氯离子，离子方程式为：3Cl₂+I^-+3H₂O═6Cl^-+IO₃^-+6H⁺，
故答案为：3Cl₂+I^-+3H₂O═6Cl^-+IO₃^-+6H⁺；
Ⅱ．若X是工业上用量最大的金属单质，则X是铁，Z是一种具有磁性的黑色晶体，Z是四氧化三铁，X、Y、Z、W四种物质有如下相互转化关系，其中X、W单质，Y、Z为化合物，该反应是铁和水蒸气反应生成氢气和四氧化三铁，所以W是氢气，Y是水．
（1）高温条件下，铁和水反应生成四氧化三铁和氢气，反应方程式为3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ Fe₃O₄+4H₂，
故答案为：3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ Fe₃O₄+4H₂；
（2）①氢气还原氧化物的实验中，因为氢气和氧气在一定范围内会产生爆炸，所以实验应该先制取氢气，然后检验氢气再通入氢气，通入一段时间后再点燃酒精灯，所以实验顺序为b、c、a，
故答案为：b c a；
②该反应是放热反应，盐酸检验挥发性，所以制取的氢气中含有氯化氢气体，为防止氯化氢气体干扰实验，应该在甲、乙装置中间增加一个装有水的洗气瓶，洗气氯化氢气体，
故答案为：在甲、乙装置中间增加一个装有水的洗气瓶；      
（3）四氧化三铁和硝酸反应生成硝酸盐和NO，向溶液中滴加氢氧化钠溶液，硝酸盐和氢氧化钠反应生成沉淀和硝酸钠，根据溶液中硝酸根离子的量计算氢氧化钠的浓度，
硝酸的物质的量=4mol/L×0.05L=0.2mol，充分反应，产生112mL的NO，根据氮原子守恒，硝酸和一氧化氮的物质的量之比为1：1，则溶液中剩余硝酸的物质的量=0.2mol-$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.195mol，硝酸盐和氢氧化钠反应生成沉淀和硝酸钠，则氢氧化钠和硝酸根离子之间的物质的量之比为1：1，设氢氧化钠的体积为V．
NaOH------NO₃^-，
1mol      1mol
2V        0.195mol
V=97.5mL，
故答案为：97.5．

点评 本题以元素化合物的推断为载体考查了元素化合物的性质，明确元素化合物性质是解本题的关键，同时考查学生思维能力、分析推断能力，注意（3）题中根据原子守恒计算氢氧化钠的体积较简便，正确确定溶质即可分析解答，难度较大．