Question

11．H、C、N、O、Fe、Si、I是中学化学中常见的元素，请根据题意回答与这些元素有关的问题：
（1）根据元素周期律，碳的非金属性强于硅，请用一个化学反应方程式表示CO₂+Na₂SiO₃+H₂O=Na₂CO₃+H₂SiO₃．
（2）若FeSO₄和O₂的系数比为2：1，试配平下列方程式：
2FeSO₄+6K₂O₂→2K₂FeO₄+2K₂O+2K₂SO₄+1O₂↑
（3）各种氮氧化物（NO、NO₂）是主要的大气污染物之一，治理氮氧化物（NO_X）废气的方法之一是用NaOH溶液进行吸收，其反应原理可表示如下：
NO₂+NO+2NaOH=2NaNO₂+H₂O       2NO₂+2NaOH=NaNO₂+NaNO₃+H₂O
现有一NO与NO₂的混合气体，将其通入50mL 2mol/L的NaOH溶液中，恰好完全吸收，测得溶液中含有NO₃^- 0.02mol．
①所得溶液中NaNO₂的物质的量为0.08mol；
②混合气体中V（NO）：V（NO₂）=3：7．
（4）向FeI₂溶液中不断通入Cl₂，溶液中I^-、I₂、IO₃^-、Fe²⁺、Fe³⁺等粒子物质的量随n（Cl₂）/n（FeI₂）的变化可用如图简单表示

①当n（Cl₂）：n（FeI₂）=6.5时，溶液中n（Cl^-）：n（IO₃^-）=6.5．
②当n（Cl₂）：n（FeI₂）=1.2时，离子方程式可表示为2Fe²⁺+10I^-+6Cl₂=5I₂+2Fe³⁺+12Cl^-．

Answer 1

分析 （1）非金属性越强，最高价氧化物对应的水合物的酸性越强，据此设计反应原理；
（2）根据得失电子数相等配平反应方程式，注意依据代数和为0判断元素的化合价；
（3）①从Na元素质量守恒的角度解答；
②根据NaNO₂和NaNO₃的物质的量，利用反应的化学方程式解答；
（4）由还原性强弱顺序为：I^-＞Fe²⁺＞I₂，则在不断通Cl₂的过程中，依次发生以下氧化还原反应：Cl₂+2I^-=2Cl^-+I₂、Cl₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2Cl^-、5Cl₂+I₂+6H₂O=2IO₃^-+12H⁺+10Cl^-；可见当n（Cl₂）：n（FeI₂）=1：1时，I^-恰好全被氧化；当n（Cl₂）：n（FeI₂）=1.5时，Fe²⁺正好全被氧化；当n（Cl₂）：n（FeI₂）=6.5时，氧化还原反应完毕；因此当n（Cl₂）：n（FeI₂）＞1：1时，开始生成Fe³⁺至1.5时，Fe³⁺达到最大量，故粗线C代表了n（Fe³⁺）的变化；
当n（Cl₂）：n（FeI₂）＞1.5时，开始生成IO₃^-，至6.5时，IO₃^-达到最大量，故折线E的起点若从1.5出发至6.5结束，则细线E代表了n（IO₃^-）的变化；
当n（Cl₂）：n（FeI₂）＜1时，碘离子反应生成碘单质，碘离子浓度减小至1时为0，碘单质的浓度最大，为原来碘离子浓度的一半，所以A代表了n（I^-）的变化，B代表了n（I₂）的变化；
当1.5≥n（Cl₂）：n（FeI₂）＞1：1时，Fe²⁺浓度减少至1.5时，Fe²⁺达到最小量为0，故粗线D代表了n（Fe²⁺）的变化，然后结合发生的离子反应解答．

解答 解：（1）非金属性越强，最高价氧化物对应的水合物的酸性越强，根据CO₂+Na₂SiO₃+H₂O=Na₂CO₃+H₂SiO₃可知，碳酸的酸性大于硅酸，则C元素的非金属性大于Si，
故答案为：CO₂+Na₂SiO₃+H₂O=Na₂CO₃+H₂SiO₃；
（2）FeSO₄+K₂O₂→K₂FeO₄+K₂O+K₂SO₄+O₂↑，该反应，FeSO₄中Fe的化合价为+2价，K₂FeO₄中Fe的化合价为+6价，所以一个氯化亚铁分子失去4个电子；K₂O₂中O的化合价为-1价，O₂中O的化合价为0价，一个K₂O₂分子失去2个电子生成氧气；K₂O₂中O的化合价为-1价，K₂FeO₄和K₂O中O元素的化合价为-2价，所以一个K₂O₂失去2个电子，该方程式中得失电子的最小公倍数为6，所以该方程式的计量数分别为2、6、2、2、2、1，即方程式为2FeSO₄+6K₂O₂=2K₂FeO₄+2K₂O+2K₂SO₄+1O₂↑，
故答案为：2；6；2；2；2；1；
（3）①n（NaNO₃）=n（NO₃^-）=0.02mol，
n（NaOH）=0.05L×2mol/L=0.1mol，
根据Na元素质量守恒，则
n（NaOH）=n（NaNO₃）+n（NaNO₂），
n（NaNO₂）=0.1mol-0.02mol=0.08mol，
故答案为：0.08；
②设混合气体中含有xmolNO，ymolNO₂，
NO₂+NO+2NaOH→2NaNO₂+H₂O 
1   1          2
x   x          2x
 2NO₂+2NaOH→NaNO₂+NaNO₃+H₂O
 2            1    1
（y-x）   $\frac{1}{2}$（y-x）  $\frac{1}{2}$（y-x）
则2x+$\frac{1}{2}$（y-x）=0.08、$\frac{1}{2}$（y-x）=0.02，
解得：x=0.03、y=0.07，
所以x：y=3：7，
故答案为：3：7；
（4）由还原性强弱顺序为：I^-＞Fe²⁺＞I₂，则在不断通Cl₂的过程中，依次发生以下氧化还原反应：Cl₂+2I^-=2Cl^-+I₂、Cl₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2Cl^-、5Cl₂+I₂+6H₂O=2IO₃^-+12H⁺+10Cl^-；可见当n（Cl₂）：n（FeI₂）=1：1时，I^-恰好全被氧化；当n（Cl₂）：n（FeI₂）=1.5时，Fe²⁺正好全被氧化；当n（Cl₂）：n（FeI₂）=6.5时，氧化还原反应完毕；因此当n（Cl₂）：n（FeI₂）＞1：1时，开始生成Fe³⁺至1.5时，Fe³⁺达到最大量，故粗线C代表了n（Fe³⁺）的变化；
当n（Cl₂）：n（FeI₂）＞1.5时，开始生成IO₃^-，至6.5时，IO₃^-达到最大量，故折线E的起点若从1.5出发至6.5结束，则细线E代表了n（IO₃^-）的变化；
当n（Cl₂）：n（FeI₂）＜1时，碘离子反应生成碘单质，碘离子浓度减小至1时为0，碘单质的浓度最大，为原来碘离子浓度的一半，所以A代表了n（I^-）的变化，B代表了n（I₂）的变化；
当1.5≥n（Cl₂）：n（FeI₂）＞1：1时，Fe²⁺浓度减少至1.5时，Fe²⁺达到最小量为0，故粗线D代表了n（Fe²⁺）的变化，
①当n（Cl₂）：n（FeI₂）=6.5时，氯气和碘化亚铁恰好反应，反应方程式为13Cl₂+2FeI₂+12H₂O=2FeCl₃+4HIO₃+20HCl，则n（C1^-）：n（IO₃^-）=26：4=13：2=6.5，
故答案为：6.5；
②当n（Cl₂）：n（FeI₂）=1.2时，碘离子全部被氧化，亚铁离子部分氧化，则离子反应为2Fe²⁺+10I^-+6Cl₂=5I₂+2Fe³⁺+12Cl^-，
故答案为：2Fe²⁺+10I^-+6Cl₂=5I₂+2Fe³⁺+12Cl^-．

点评 本题考查了氧化还原反应的计算、离子方程式的计算等知识，题目难度较大，注意图形曲线变化的含义为解答关键，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析、理解能力及化学计算能力．