Question

2．A、B、C、D均为中学化学中常见的物质，它们之间转化关系如图（部分产物已略去）：A$→_{一定条件}^{+D}$B$→_{一定条件}^{+D}$C
试回答：
（1）若D是具有氧化性的单质，则属于主族的金属A为Na （填元素符号），C的电子式为
（2）若A是某物质的稀溶液，D是金属，C溶液在储存时应加入少量D，其理由是（用必要的文字和离子方程式表示）加入少量铁，发生反应2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，防止Fe²⁺被氧化为Fe³⁺；D在潮湿的空气中易发生吸氧腐蚀，写出腐蚀时原电池正极的电极反应式O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
（3）若A、B、C为含同一种金属元素的无机化合物，在溶液中A和C反应生成B．请写出B转化为C的所有可能的离子方程式Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O或Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．化合物B经过一系列反应可以得到单质E，将一定质量的Mg和E 的混合物投入500mL稀硫酸中，固体全部溶解并产生气体．待反应完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示．则固体混合物中Mg的质量为3.6g；NaOH溶液的物质的量浓度为5mol/L．硫酸溶液的物质的量浓度为1mol/L．

Answer 1

分析 （1）若D是具有氧化性的单质，A为主族的金属，钠与氧气的反应符合转化关系，即A为Na，B为Na₂O，D为O₂，C为Na₂O₂；
（2）若A是某物质的稀溶液，D是金属．说明金属具有变价，稀溶液具有氧化性，推断为：HNO₃→Fe（NO₃）₃ →Fe（NO₃）₂，所以A为Cl₂、D为Fe，、B为FeCl₂、C为FeCl₂，据此解答；
（3）若A、B、C为含同一种金属元素的无机化合物，在溶液中A和C反应生成B，应含有Al元素，可推知A为偏铝酸盐、D为强酸、B为氢氧化铝、C为铝盐（或者A为铝盐、D为强碱、B为氢氧化铝、C为偏铝酸盐）．

解答 解：（1）若D是具有氧化性的单质，A为主族的金属，则A为Na，B为Na₂O，D为O₂，C为Na₂O₂，C的电子式为，
故答案为：Na；；
（2）若D是金属，由转化关系可知，D为变价金属，A具有强氧化性，可推知A为氯气、D为Fe，、B为FeCl₂、C为FeCl₂，则：FeCl₂溶液在储存时应加入少量Fe，其理由是：加入少量铁，发生反应2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，防止Fe²⁺被氧化为Fe³⁺，Fe在潮湿的空气中易发生吸氧腐蚀，原电池正极的电极反应式为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案为：加入少量铁，发生反应2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，防止Fe²⁺被氧化为Fe³⁺；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（3）若A、B、C为含同一种金属元素的无机化合物，在溶液中A和C反应生成B，应含有Al元素，可推知A为偏铝酸盐、D为强酸、B为氢氧化铝、C为铝盐（或者A为铝盐、D为强碱、B为氢氧化铝、C为偏铝酸盐），则：B转化为C的所有可能的离子方程式为：Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O 或Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；化合物Al（OH）₃经过一系列反应可以得到单质E为Al，将一定质量的Mg和Al的混合物投入500mL稀硫酸中，固体全部溶解并产生气体，待反应完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，由图可知，200～240mL为氢氧化铝与氢氧化钠反应，可知n[Mg（OH）₂]=0.15mol，根据Mg元素守恒可知：m（Mg）=0.15mol×24g/mol=3.6g，沉淀最大时为氢氧化镁、氢氧化铝，故n[Al（OH）₃]=0.35mol-0.15mol=0.2mol，根据电荷守恒可知，20～200mL消耗氢氧化钠的物质的量等金属提供电子物质的量，故n（NaOH）=0.15mol×2+0.2mol×3=0.9mol，则c（NaOH）=$\frac{0.9mol}{0.2L-0.02L}$=5mol/L，n（H₂SO₄）=$\frac{1}{2}$×5mol/L×0.2L=0.5mol，所以c（H₂SO₄）=$\frac{05mol}{0.5L}$=1mol/L，
故答案为：Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O 或Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；3.6g；5mol/L；1mol/L．

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，（3）中计算关键清楚个阶段发生的反应，注意利用守恒思想解答，难度中等．