Question

反应①②是重要的化工反应，D、E、F、G、M为单质，D、E、G、H为气体，且只有E为有色气体，G是空气中主要成分之一，F、M是生活中常见的金属，K是白色沉淀，C的焰色反应为黄色，P是M和紫黑色固体单质化合的产物，P、J、L、M含有同种元素，其物质间转化关系如图1所示，虚框内是需设计的内容，反应物只能用A～N中的物质．请回答下列问题：
　　
（1）电解池①中的阴极产物的名称______
（2）足量的E与P溶液反应生成J，离子方程式为______
（3）N溶液呈碱性，用离子方程式解释原因______
（4）请模仿上述物质转化关系图（见图2）设计F→K的最佳途径：（用A～N中的物质的化学式表示）
按设计得到1molK，至少需要另加的试剂及其物质的量是n______=______mol；n______=______mol．

Answer 1

解：反应①②是重要的化工反应，D、E、F、G、M为单质，D、E、G、H为气体，且只有E为有色气体，G是空气中主要成分之一，F、M是生活中常见的金属，K是白色沉淀，C的焰色反应为黄色，说明含钠元素，P是M和紫黑色固体单质化合的产物，P、J、L、M含有同种元素，依据题干信息分析判断，反应①是电极饱和食盐水的 反应生成的有色气体E是Cl₂，H为气体为HCl，D为H₂；C为NaOH；G是空气中主要成分之一，F、M是生活中常见的金属，K白色沉淀加热得到B说明为氧化物，所以反应②是电解Al₂O₃的反应生成F为Al，G为O₂，I为AlCl₃；推断B为Al₂O₃，K为Al（OH）₃，C+B=N是NaOH和Al₂O₃反应生成NaAlO₂的反应，F为Al、M为Fe是生活中常见的金属，P是M和紫黑色固体单质为I₂，化合的产物推断P为FeI₂，2Cl₂+2FeI₂=2FeCl₃+2I₂，判断J为FeCl₃，灼烧得到Fe₂O₃，M为Fe符合转化关系；F-K的转化是Al和盐酸反应生成氯化铝，和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠溶液，氯化铝和偏铝酸钠溶液混合生成氢氧化铝沉淀；
（1）依据分析判断得到电解池①中的阴极产物的名称为氢氧化钠、氢气，故答案为：氢氧化钠、氢气；
（2）足量的E为Cl₂与P为FeI₂溶液发生氧化还原反应，反应生成J为FeCl₃，反应的离子方程式为：2Fe²⁺+4I^-+3Cl₂=2Fe³⁺+2I₂+6Cl^-，
故答案为：2Fe²⁺+4I^-+3Cl₂=2Fe³⁺+2I₂+6Cl^-；
（3）N为NaAlO₂溶液，呈碱性是因为偏铝酸根离子水解生成氢氧化铝和氢氧根离子，反应的离子方程式为：AlO₂^-+2H₂O?Al（OH）₃+OH^-，
故答案为：AlO₂^-+2H₂O?Al（OH）₃+OH^-；
（4）F→K的最佳途径是铝和盐酸反应生成氯化铝，铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，氯化铝和偏铝酸钠溶液混合发生双水解反应，

按设计得到1molK，至少需要另加的试剂及其物质的量依据反应化学方程式计算得到，2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑；2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
AlCl₃+3NaAlO₂+6H₂O=4Al（OH）₃↓+3NaCl；生成1molAl（OH）₃，需要0.25molAlCl₃+和0.75molNaAlO₂，依据铝和酸和碱反应的化学方程式得到：n（HCl）=0.75mol； n（NaOH）=0.75mol．
故答案为：（HCl）；0.75；（NaOH）；0.75．
分析：反应①②是重要的化工反应，D、E、F、G、M为单质，D、E、G、H为气体，且只有E为有色气体，G是空气中主要成分之一，F、M是生活中常见的金属，K是白色沉淀，C的焰色反应为黄色，说明含钠元素，P是M和紫黑色固体单质化合的产物，P、J、L、M含有同种元素，依据题干信息分析判断，反应①是电极饱和食盐水的 反应生成的有色气体E是Cl₂，H为气体为HCl，D为H₂；C为NaOH；G是空气中主要成分之一，F、M是生活中常见的金属，K白色沉淀加热得到B说明为氧化物，所以反应②是电解Al₂O₃的反应生成F为Al，G为O₂，I为AlCl₃；推断B为Al₂O₃，K为Al（OH）₃，C+B=N是NaOH和Al₂O₃反应生成NaAlO₂的反应，F为Al、M为Fe是生活中常见的金属，P是M和紫黑色固体单质为I₂，化合的产物推断P为FeI₂，2Cl₂+2FeI₂=2FeCl₃+2I₂，判断J为FeCl₃，灼烧得到Fe₂O₃，M为Fe符合转化关系；F-K的转化是Al和盐酸反应生成氯化铝，和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠溶液，氯化铝和偏铝酸钠溶液混合生成氢氧化铝沉淀，依据推断分析判断回答．
点评：本题考查了物质装箱的分析判断，物质性质和转化反应现象的分析是解题关键，主要是铝及其化合物性质的应用，电解饱和食盐水的氯碱工业，电解氧化铝的工业制备铝生产工业过程分析推断是解题关键，题目难度较大．