Question

X、Y、Z、W四种常见化合物，其中X含有四种元素，X、Y、Z的焰色反应均为黄色，W为无色无味气体．这四种化合物具有图1所示的转化关系（部分反应物、产物及反应条件已略去）：

请回答：
（1）W的化学式是______．
（2）X与Y在溶液中反应的离子方程式是______．
（3）①将4.48L（已折算为标准状况）W通入100mL3mol/L的Y的水溶液后，溶液中的溶质是______．
②自然界中存在X、Z和H₂O按一定比例结晶而成的固体．取一定量该固体溶于水配成100mL溶液，测得溶液中金属阳离子的浓度为0.5mol/L．若取相同质量的固体加热至恒重，剩余固体的质量为______ g．
（4）Ⅰ和Ⅱ中为X所含有的四种元素中的两种或三种组成的化合物，并利用图2装置（夹持固定装置已略去）进行实验，装置Ⅲ中产生白色沉淀，装置Ⅴ中可收集到一种无色助燃性气体．
①装置Ⅱ中物质的化学式是______．
②用X含有的四种元素中的两种组成的某化合物，在催化剂存在下制备并收集纯净干燥的装置Ⅴ中气体，该化合物的化学式是______，所需仪器装置是______ （从上图选择必要装置，填写编号）．

Answer 1

解：X、Y、Z的焰色反应均为黄色，说明化合物三者均为钠元素的．X含有四种元素，在加热条件下能生成Z，这四种化合物均为短周期元素组成，且W为无色无味的气体（中学阶段常见的无色无味的气体为H₂、O₂、CO₂等），可推出X为NaHCO₃，Y为NaOH，Z为Na₂CO₃，W为CO₂．
（1）由以上分析可知W为CO₂，故答案为：CO₂；
（2）X与Y在溶液中反应是NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃+H₂O，离子方程式是HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O，
故答案为：HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O；
（3）①n（CO₂）==0.2mol，n（NaOH）=0.3mol，发生2CO₂+3NaOH=Na₂CO₃+NaHCO₃+H₂O，生成物为Na₂CO₃和NaHCO₃，
故答案为：Na₂CO₃和NaHCO₃；
②溶液中金属阳离子的浓度为0.5mol/L，应为钠离子，则n（Na⁺）=0.05mol，加热后固体为Na₂CO₃，n（Na₂CO₃）=0.025mol，m（Na₂CO₃）=0.025mol×106g/mol=2.65g，故答案为：2.65；
（4）①根据装置Ⅲ中Ba（OH）₂饱和溶液产生白色沉淀，且图示中装置I、Ⅱ中的物质均为固体，推测装置I中的物质为NaHCO₃或Na₂CO₃固体．装置Ⅰ中反应的化学方程式：Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O或2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2CO₂↑+2H₂O；因为装置Ⅴ中收集到一种无色气体，说明装置I中产生的CO₂与装置Ⅱ中的物质反应生成了另一种无色气体，进而推测出装置Ⅱ中的物质为Na₂O₂，故答案为：Na₂O₂；
②装置Ⅴ中收集的气体是O₂．O₂的制取也可以用2H₂O₂ 2H₂O+O₂↑进行，所需仪器装置是Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ，故答案为：H₂O₂；Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ．
分析：X、Y、Z的焰色反应均为黄色，说明三者均为钠元素的化合物．X含有四种元素，在加热条件下能生成Z，这四种化合物均为短周期元素组成，且W为无色无味的气体（中学阶段常见的无色无味的气体为H₂、O₂、CO₂等），可推出X为NaHCO₃，Y为NaOH，Z为Na₂CO₃，W为CO₂．结合题目要求解答该题．
点评：本题考查较为综合，涉及物质的推断、气体的制备等知识，题目难度中等，注意碳酸钠、碳酸氢钠等物质的性质，把握常见气体的制备方法．