Question

已知A、B、D、E均为中学化学常见单质或化合物，它们之间的关系如图所示（部分产物略去）．
（1）若A和E为单质，组成A单质的元素是自然界中形成化合物种类最多的元素．
①B属于分子    （填“极性”或“非极性”），B分子中各原子最外层    （填“是”或“否”）都满足8电子结构；
②向50mL 4mol/L的NaOH溶液中通入1.12L B（标准状况），反应后溶液中溶质的物质的量之比为    （填化学式和物质的量之比）；
③4g A单质完全燃烧放出131.2kJ的热量，写出表示A单质燃烧热的热化学方程式    ．
（2）若A为第三周期中的元素所形成的氯化物．
①写出A溶液→B的离子方程式    ；
②写出A和B的溶液反应的离子方程式    ．
（3）若A为常见的金属，在E的冷、浓溶液中，A有钝化现象．已知：X为含有非极键的离子化合物，且1mol X含有38mol电子，向D溶液中加入与D等物质的量的X固体，恰好完全反应，写出该反应的离子方程式    ．

Answer 1

【答案】分析：（1）由题意，若A和E为单质，组成A单质的元素是自然界中形成化合物种类最多的元素，确定A单质是碳，根据碳的化学性质及框图中A能和少量E与过量E反应生成两种含碳化合物B和D，可推测E是氧气，B为CO₂、D为CO，再解答问题；
CO₂通入NaOH溶液中发生两个反应：CO₂+NaOH（少量）═NaHCO₃、CO₂+2NaOH（过量）═Na₂CO₃+H₂O．根据CO₂和NaOH量的关系，确定CO₂少量，NaOH过量，最后溶质有Na₂CO₃和NaOH，求出物质的量之比即可；
热化学方程式书写要求标明各物质的状态、热量用△H表示、放热用符号“-”、吸热用符号“+”、单位为kJ/mol，各物质前的计量数表示物质的量，注意热量随着计量数而改变；
（2）若A为第三周期中的元素所形成的氯化物．可能为NaCl、MgCl₂、AlCl₃中的一种，根据A能和少量E与过量E反应生成两种化合物B和D，即可推断A为AlCl₃，E为含OH^-的碱，发生离子反应Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，确定出B中含有AlO₂^-，D为Al（OH）₃；
（3）若A为常见的金属，在E的冷、浓溶液中，A有钝化现象．能发生钝化现象的金属有Fe和Al，即可确定A为Fe．结合A能和少量E与过量E反应生成两种化合物B和D，即可确定A为Fe，E为硝酸，硝酸具有强氧化性，铁与过量硝酸反应生成Fe³⁺，铁与少量硝酸反应生成Fe²⁺，所以B中含Fe³⁺，D中含Fe²⁺．根据已知信息，X为含有非极键的离子化合物，且1mol X含有38mol电子，非极性键是由两个相同非金属原子通过共用电子对形成的，常见的为-O-O-非极性键，氧原子含8个电子，2个氧原子共含16个电子，而X含有38mol电子，还相差22个电子，可考虑含2个Na，即得X为Na₂O₂．Na₂O₂具有强氧化性，可把Fe²⁺氧化成Fe³⁺，根据题意，向Fe²⁺溶液中加入与Fe²⁺等物质的量的Na₂O₂固体，恰好完全反应，反应过程可看成Na₂O₂先与水反应，生成的NaOH再与Fe²⁺反应，生成Fe（OH）₂，最后Fe（OH）₂再被氧化成Fe（OH）₃．
解答：解：（1）①由题意，若A和E为单质，组成A单质的元素是自然界中形成化合物种类最多的元素，确定A单质是碳，碳元素是自然界中形成化合物种类最多的元素．根据碳的化学性质及框图中A能和少量E与过量E反应生成两种含碳化合物B和D，可推测E是氧气，反应为C+O₂（过量）CO₂，C+O₂（少量）2CO，即得B为CO₂、D为CO．CO₂中碳原子最外层4个电子，氧原子最外层6个电子，碳原子分别与两个氧原子各形成两对共用电子对，即电子式为，结构式为O═C═O，键角180°正电荷重心和负电荷重心重合，所以为非极性分子，由电子式可知CO₂分子中各原子最外层都满足8电子结构．
故答案为：非极性；是；
②CO₂通入NaOH溶液中发生两个反应：CO₂+NaOH（少量）═NaHCO₃、CO₂+2NaOH（过量）═Na₂CO₃+H₂O，
根据题意，n（NaOH）=4mol/L×0.05L=0.2mol，n（CO₂）==0.05mol，可见NaOH过量，CO₂全部反应掉，
发生反应CO₂+2NaOH（过量）═Na₂CO₃+H₂O．0.05molCO₂消耗0.1molNaOH，生成0.05molNa₂CO₃，溶液中还剩余0.1molNaOH，
所以溶液中溶质为0.05molNa₂CO₃、0.1molNaOH，n（Na₂CO₃）：n（NaOH）=1：2，
故答案为：n（Na₂CO₃）：n（NaOH）═1：2；
③4g 碳单质，物质的量为1/3mol，完全燃烧放出131.2kJ的热量，则1mol碳单质完全燃烧放出131.2kJ×3的热量，热化学方程式为C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.6kJ/mol，
故答案为：C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.6kJ/mol；
（2）①若A为第三周期中的元素所形成的氯化物．可能为NaCl、MgCl₂、AlCl₃中的一种，根据A能和少量E或过量E反应生成两种化合物B和D，即可推断A为AlCl₃，E为含OH^-的碱，发生离子反应Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，确定出B中含有AlO₂^-，D为Al（OH）₃．则A溶液→B的离子方程式为Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
②A为AlCl₃，B中含有AlO₂^-，在两溶液中，Al³⁺和AlO₂^-都能发生水解反应，当两溶液混合后，Al³⁺和AlO₂^- 发生双水解反应生成氢氧化铝沉淀，反应为Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓．
故答案为：Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓；
（3）A为常见的金属，在E的冷、浓溶液中，A有钝化现象．能发生钝化现象的金属有Fe和Al，结合A能和少量E与过量E反应生成两种化合物B和D，即可确定A为Fe，E为硝酸，硝酸具有强氧化性，铁与过量硝酸反应生成Fe³⁺，铁与少量硝酸反应生成Fe²⁺，所以B中含Fe³⁺，D中含Fe²⁺．根据已知信息，X为含有非极键的离子化合物，且1mol X含有38mol电子，非极性键是由两个相同非金属原子通过共用电子对形成的，常见的为-O-O-非极性键，氧原子含8个电子，2个氧原子共含16个电子，而X含有38mol电子，还相差22个电子，可考虑含2个Na，即得X为Na₂O₂．Na₂O₂具有强氧化性，可把Fe²⁺氧化成Fe³⁺，根据题意，向Fe²⁺溶液中加入与Fe²⁺等物质的量的Na₂O₂固体，恰好完全反应，反应过程可看成Na₂O₂先与水反应，生成的NaOH再与Fe²⁺反应，生成Fe（OH）₂，最后Fe（OH）₂再被氧化成Fe（OH）₃，反应方程式为2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑、Fe²⁺+2OH^-═Fe（OH）₂↓、4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃↓，上述三个反应合并即得总反应方程式为4Fe²⁺+4Na₂O₂+6H₂O=4Fe（OH）₃+O₂↑+8Na⁺．
故答案为：4Fe²⁺+4Na₂O₂+6H₂O=4Fe（OH）₃+O₂↑+8Na⁺．
点评：本题考查元素化合物的推断，解题关键是根据已知信息结合化合物的性质分析、尝试确定各物质，各物质确定后抓住化学性质解决问题．本题涉及知识点较多，难度较大．