Question

14．已知有如图的转化关系：A $\stackrel{O_{2}}{→}$B $\stackrel{过量盐酸}{→}$C，其中A为金属单质，部分反应条件和产物省略．
（1）若B为淡黄色固体，则A为Na（填化学式）．写出A与水反应的离子方程式2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑
B做潜水艇供氧剂的原理为：（填写反应方程式）2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂ 、2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑．
（2）若A为生活中常用金属，且C中所含金属元素存在两种价态．
Ⅰ．写出A与水反应的方程式3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂
Ⅱ．给C溶液中加入过量的氢氧化钠，并露置在空气中一段时间，写出整个过程中发生的氧化还原反应的方程式：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃．
Ⅲ．若想将C中金属元素转化成单一价态，可加入适量的Cl₂或Fe．
Ⅳ．与A反应消耗1mol O₂，则与B反应需要2mol/L盐酸溶液2L．
（3）若B为两性氧化物
Ⅰ．写出A与氢氧化钠溶液反应的离子方程式2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑．
Ⅱ．已知：C$\stackrel{NaOH溶液}{→}$D$\stackrel{NaOH溶液}{→}$E．写出实验室制备D的离子方程式Al³⁺+3 NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺．
Ⅲ．已知B为51g，在C溶液中加入1mol/L NaOH 溶液1L时开始出现沉淀，若要得到0.5mol的沉淀，则加入的氢氧化钠溶液的总体积为2.5L或4.5L．

Answer 1

分析 （1）A为金属单质，若B为淡黄色固体，则A为Na，B为Na₂O₂；
（2）若A为生活中常用金属，且C中所含金属元素存在两种价态，则A为Fe，B为Fe₃O₄，C为FeCl₃、FeCl₂混合；
（3）若B为两性氧化物，则A为Al，C为AlCl₃，D为Al（OH）₃，E为NaAlO₂．

解答 解：（1）A为金属单质，若B为淡黄色固体，则A为Na，B为Na₂O₂．
A与水反应的离子方程式：2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑，
B做潜水艇供氧剂的原理为：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂ 、2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，
故答案为：Na；2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑；2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂ 、2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；
（2）若A为生活中常用金属，且C中所含金属元素存在两种价态，则A为Fe，B为Fe₃O₄，C为FeCl₃、FeCl₂混合．
Ⅰ．A与水反应的方程式：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂ ，
故答案为：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂ ；
Ⅱ．给C溶液中加入过量的氢氧化钠，并露置在空气中一段时间，整个过程中发生的氧化还原反应的方程式：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，
故答案为：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
Ⅲ．若想将C中金属元素转化成单一价态，可加入适量的Cl₂或Fe，
故答案为：Cl₂；Fe；
Ⅳ．与Fe反应消耗1mol O₂得到Fe的氧化物，铁的氧化物与盐酸反应时，氧原子与HCl中H原子结合为水，则需要HCl为4mol，反应需要2mol/L盐酸溶液体积为$\frac{4mol}{2mol/L}$=2L，
故答案为：2；
（3）若B为两性氧化物，则A为Al，C为AlCl₃，D为Al（OH）₃，E为NaAlO₂．
Ⅰ．A与氢氧化钠溶液反应的离子方程式：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
Ⅱ．实验室制备氢氧化铝在的离子方程式：Al³⁺+3 NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案为：Al³⁺+3 NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
Ⅲ．氧化铝为51g，物质的量为$\frac{51g}{102g/mol}$=0.5mol，可以得到氯化铝为1mol，在氯化铝溶液中加入1mol/L NaOH 溶液1L时开始出现沉淀，若要得到0.5mol的沉淀，而氯化铝完全反应会得到1mol沉淀，等于0.5mol，说明有两种情况：一为沉淀不完全，只生成Al（OH）₃沉淀；另一种情况为沉淀部分溶解，既生成Al（OH）₃沉淀，又生成NaAlO₂，开始加入1L NaOH溶液中和未反应的HCl，
①若碱不足，由Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓可知，NaOH的物质的量为0.5mol×3=1.5mol，消耗NaOH溶液的体积为$\frac{1.5mol}{1mol/L}$=1.5L，故加入NaOH溶液体积为1L+1.5L=2.5L；
②沉淀部分溶解，既生成Al（OH）₃沉淀，又生成NaAlO₂，则：
Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓
1mol 3mol 1mol
溶解的氢氧化铝为1mol-0.5mol=0.5mol，
Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O
0.5mol  0.5mol
则消耗的碱的物质的量为3mol+0.5mol=3.5mol，NaOH溶液的体积为$\frac{3.5mol}{1mol/L}$=3.5L，
故加入NaOH溶液的体积为：1L+3.5L=4.5L，
故答案为：2.5；4.5．

点评 本题考查无机物推断，涉及Na、Fe、Al元素单质化合物性质与转化，是对学生综合能力的考查，Ⅲ中计算为易错点，学生溶液忽略开始加入的NaOH，难度中等．