Question

3．（1）对于中学化学常见物质：钠、铁、氧化钠、过氧化钠、二氧化硫、二氧化氮．根据它们在一定条件下能否与H₂O发生氧化还原反应进行的分类如下：

请回答下列问题：
①淡黄色固体属于丁（从“甲～丁”选填）组，乙组中物质包括（填写电子式）．
②甲组中的物质能使溴水褪色，其反应的离子方程式为SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-．
③丙组中的某一物质须在高温时才能与水蒸气反应，其化学方程式为3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．另一物质投入足量的Ca（HCO₃）₂溶液中反应产生气体和沉淀，写出生成沉淀的离子方程式为2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑，OH^-+HCO₃^-+Ca²⁺=H₂O+CaCO₃↓．
（2）用于金属焊接的某种焊条，其药皮由大理石、水泥、硅铁等配制而成．
①Al与NaOH溶液反应的离子方程式为2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑．
②焊接过程中，药皮在高温下产生了熔渣和使金属不被氧化的气体，该气体是CO₂．
③经处理后的熔渣36.0g（仅含Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂），加入足量稀盐酸，分离得到11.0g固体；滤液中加入过量NaOH溶液，分离得到21.4g固体；则此熔渣中Al₂O₃的质量分数为25%．

Answer 1

分析 （1）根据它们在一定条件下能否与水发生氧化还原反应进行分类，钠（Na）、铁（Fe）、氧化钠（Na₂O）、过氧化钠（Na₂O₂）、二氧化硫（SO₂）、二氧化氮（NO₂）等中学化学常见物质；依据分组后的性质分析判断，甲组、与水反应生成的溶液呈酸性，二氧化硫（SO₂）、二氧化氮（NO₂）；乙组生成物水溶液呈碱性为钠（Na）、氧化钠（Na₂O）、过氧化钠（Na₂O₂）；丙组水是氧化剂为：钠（Na）、铁（Fe）；丁组与水反应水即不是氧化剂也不是还原剂的是：过氧化钠（Na₂O₂）、二氧化氮（NO₂），据此分析回答问题；
（2）①Al与NaOH溶液反应偏铝酸钠和氢气；
②由药皮的成分和物质的性质进行推断产生的使金属不被氧化的气体成分；
③36.0g（仅含Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂）加入足量稀盐酸，二氧化硅不和盐酸反应，所以分离得到11.0g的固体是二氧化硅，滤液中加入过量NaOH溶液，分离得到21.4g固体是氢氧化铁，根据铁原子守恒计算氧化铁的质量，剩余的质量就是氧化铝，再根据质量分数公式进行计算．

解答 解：根据它们在一定条件下能否与水发生氧化还原反应进行分类，钠（Na）、铁（Fe）、氧化钠（Na₂O）、过氧化钠（Na₂O₂）、二氧化硫（SO₂）、二氧化氮（NO₂）等中学化学常见物质；依据分组后的性质分析判断，甲组、与水反应生成的溶液呈酸性，二氧化硫（SO₂）、二氧化氮（NO₂）；乙组生成物水溶液呈碱性为钠（Na）、氧化钠（Na₂O）、过氧化钠（Na₂O₂）；丙组水是氧化剂为：钠（Na）、铁（Fe）；丁组与水反应水即不是氧化剂也不是还原剂的是：过氧化钠（Na₂O₂）、二氧化氮（NO₂），
（1）①淡黄色固体是过氧化钠，属于丁组物质，B组中物质生成物水溶液呈碱性为Na₂O，电子式为：，故答案为：丁；；
②甲组中的物质能使溴水褪色，应为还原性的二氧化硫，其反应的离子方程式为SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-；
故答案为：SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-；
③丙组中的某一物质须在加热时才能与水蒸气反应为Fe，铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，反应的化学方程式为：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；另一物质投入足量的Ca（HCO₃）₂溶液中，发生反应的离子方程式为2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑，OH^-+HCO₃^-+Ca²⁺=H₂O+CaCO₃↓；
故答案为：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑，OH^-+HCO₃^-+Ca²⁺=H₂O+CaCO₃↓；
（2）①Al与NaOH溶液反应偏铝酸钠和氢气，反应的离子方程式为：2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑；
②由药皮的成分大理石、水泥、硅铁可知，在高温下只有大理石才分解产生CO₂，因此气体只能是CO₂气体，
故答案为：CO₂；
③熔渣中只有SiO₂与盐酸不反应，因此11.0g是SiO₂的质量．Fe₂O₃、Al₂O₃溶于盐酸分别生成FeCl₃、AlCl₃，当滤液中加入过量NaOH溶液时AlCl₃生成NaAlO₂，FeCl₃生成Fe（OH）₃沉淀．所以21.4g固体是Fe（OH）₃的质量，其物质的量为：$\frac{21.4g}{107g/mol}$=0.2mol，由铁原子守恒知Fe₂O₃的物质的量为0.1mol，其质量为0.1mol×160g•mol^-1=16.0g，
熔渣中Al₂O₃的质量分数为 $\frac{（36.0-11.0-16.0）g}{36.0g}$×100%=25%，
故答案为：25%．

点评 本题易氧化还原反应为载体考查了元素化合物知识，根据物质的性质分析解答即可，注意过氧化钠中O元素化合价，注意铁和水蒸气反应生成物，这些都是易错点，题目难度中等．