Question

12．圖表示各物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系．已知：常溫下D、E、F、I、J為氣體，H、I、J都為氧化物，C的焰色反應(yīng)為黃色，M為紅褐色固體．

（1）寫出K溶液和E反應(yīng)的離子方程式2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-．檢驗(yàn)K中金屬陽離子的方法是先滴加KSCN溶液不顯紅色或再加入氯水顯紅色或向待檢液中滴加NaOH溶液或氨水，產(chǎn)生白色絮狀沉，露置在空氣中一段時(shí)間后，沉淀變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色，說明含F(xiàn)e²⁺．實(shí)驗(yàn)室在配制K溶液時(shí)，應(yīng)怎么操作？可先將氯化亞鐵溶解在鹽酸中，再加入蒸餾水稀釋，最后加入少量鐵粉
（2）寫出Al和H反應(yīng)生成單質(zhì)2Al+3FeO $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe+Al₂O₃，其組成元素位于周期表中第四周期ⅤⅢ族，K溶液和E反應(yīng)生成的金屬陽離子最外層13個(gè)電子
（3）已知由G分解得到的H、I、J三者的物質(zhì)的量相等，則G的化學(xué)式為FeC₂O₄．
（4）寫出：A的電子式，下圖從A晶體結(jié)構(gòu)圖中分割出來的部分結(jié)構(gòu)圖，試判斷符合A晶體結(jié)構(gòu)圖的是AD．

（5）基于反應(yīng)①原理的化學(xué)工業(yè)稱為；工業(yè)上還可以電解熔融A生成兩種單質(zhì)X、E，目前人們正在研究開發(fā)一種高能電池，它是以熔融的X、Y（Y比E的組成元素原子序數(shù)少1）單質(zhì)為兩極，以X離子導(dǎo)電的β-Al₂O₃陶瓷作固體電解質(zhì)，反應(yīng)式為：2X+XY $?_{充電}^{放電}$ X₂Y_x．請寫出電池放電時(shí)正極的電極反應(yīng)式：xS+2e^-=Sx^2-．用該電池作電源進(jìn)行電解含有0.2mol CuSO₄和0.2molA的混合溶液500mL時(shí)：若此電池工作一段時(shí)間后消耗23gX單質(zhì)．則陽極產(chǎn)生氣體體積為：6.72LL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）；電解后溶液加水稀釋至2L，溶液的pH為：1．

Answer 1

分析 L放置在空氣中生成有顏色的固體M，則M是Fe（OH）₃，L是Fe（OH）₂；C的焰色反應(yīng)為黃色，說明C含有鈉元素；電解A、B的混合物生成含有鈉元素的化合物，且同時(shí)生成兩種氣體，所以電解的是NaCl溶液，則A和B一種是NaCl，一種是H₂O；B是一種常見的無色液體，應(yīng)為H₂O，則A為NaCl，C為NaOH，E為黃綠色氣體，應(yīng)為Cl₂，則D為H₂，F(xiàn)為HCl，K為FeCl₂，H為FeO，I為CO，根據(jù)元素守恒知D為H₂，J是CO₂，
（1）K溶液和E反應(yīng)是氯化亞鐵溶液和氯氣發(fā)生反應(yīng)生成氯化鐵；K中金屬陽離子為亞鐵離子，可以利用其生成的氫氧化亞鐵沉淀的顏色變化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室在配制K溶液為FeCl₂，需要防止被氧化和水解；
（2）Al和H為FeO反應(yīng)生成單質(zhì)，發(fā)生的是置換反應(yīng)生成鐵，鐵在周期表中為第四周期第ⅤⅢ族；K溶液為FeCl₂，和E為Cl₂發(fā)生反應(yīng)生成的金屬陽離子為鐵離子，依據(jù)原子結(jié)構(gòu)分析最外層電子數(shù)；
（3）已知由G分解得到的H、I、J三者的物質(zhì)的量相等，H為FeO，I為CO，J是CO₂，原子守恒配平書寫得到G的化學(xué)式；
（4）A為NaCl為離子化合物，NaCl為離子化合物，由鈉離子與氯離子通過離子鍵結(jié)合而成；氯化鈉晶體中，每個(gè)Na⁺周圍同時(shí)吸引著最近的等距離的6個(gè)Cl^-同樣每個(gè)Cl^-周圍同時(shí)吸引著最近的等距離的6個(gè)Na⁺，所以Na⁺、Cl^-的配位數(shù)都是6，且Na⁺、Cl^-相互間隔，據(jù)此分析解答；
（5）反應(yīng)①原理的化學(xué)工業(yè)稱為氯堿工業(yè)，反應(yīng)式為：2X+XY $?_{充電}^{放電}$ X₂Y_x．正極為X得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電池消耗23g鈉單質(zhì)轉(zhuǎn)移1mol電子，電解含有0.2mol CuSO₄和0.2molA的混合溶液實(shí)質(zhì)上先電解CuCl₂0.1mol，CuSO₄0.1mol，最后電解水0.3mol，陽極產(chǎn)生氣體體積=n（Cl₂）+n（O₂）=$\frac{0.2}{2}$+$\frac{0.8}{4}$=0.3，計(jì)算得到氣體體積，電解CuSO₄0.1mol會(huì)產(chǎn)生H⁺，由電解方程式可得關(guān)系：CuSO₄-----2H⁺，計(jì)算氫離子濃度得到溶液pH．

解答 解：（1）K溶液和E反應(yīng)是氯化亞鐵溶液和氯氣發(fā)生反應(yīng)生成氯化鐵，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；K中金屬陽離子為亞鐵離子，可以利用其生成的氫氧化亞鐵沉淀的顏色變化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，檢驗(yàn)K中金屬陽離子的方法是：先滴加KSCN溶液不顯紅色或再加入氯水顯紅色或向待檢液中滴加NaOH溶液或氨水，產(chǎn)生白色絮狀沉，露置在空氣中一段時(shí)間后，沉淀變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色，說明含F(xiàn)e²⁺，實(shí)驗(yàn)室在配制K溶液為FeCl₂，需要防止被氧化和水解，實(shí)驗(yàn)室在配制K溶液時(shí)可先將氯化亞鐵溶解在鹽酸中，再加入蒸餾水稀釋，最后加入少量鐵粉，
故答案為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；先滴加KSCN溶液不顯紅色或再加入氯水顯紅色或向待檢液中滴加NaOH溶液或氨水，產(chǎn)生白色絮狀沉，露置在空氣中一段時(shí)間后，沉淀變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色，說明含F(xiàn)e²⁺；可先將氯化亞鐵溶解在鹽酸中，再加入蒸餾水稀釋，最后加入少量鐵粉；
（2）Al和H反應(yīng)生成單質(zhì)的化學(xué)方程式為：2Al+3FeO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe+Al₂O₃，鐵在周期表中為第四周期第ⅤⅢ族，K溶液為FeCl₂，和E為Cl₂發(fā)生反應(yīng)生成的金屬陽離子為鐵離子，鐵離子結(jié)構(gòu)示意圖為：，最外層電子數(shù)為13，
故答案為：2Al+3FeO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe+Al₂O₃；四，ⅤⅢ；13；
（3）已知由G分解得到的H、I、J三者的物質(zhì)的量相等，H為FeO，I為CO，J是CO₂，F(xiàn)eC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO↑+CO₂↑由元素原子守恒可以推出G的化學(xué)式FeC₂O₄，
故答案為：FeC₂O₄；
（4）NaCl為離子化合物，由鈉離子與氯離子構(gòu)成，電子式為：；由于在NaCl晶體中，每個(gè)Na⁺周圍同時(shí)吸引著最近的等距離的6個(gè)Cl^-同樣每個(gè)Cl^-周圍同時(shí)吸引著最近的等距離的6個(gè)Na⁺，圖A如果把中心微粒可作鈉離子，其周圍離子為氯離子，有六個(gè)，所以A圖符合條件，故選A，
故答案為：；A；
（5）反應(yīng)①是電解飽和食鹽水，反應(yīng)原理的化學(xué)工業(yè)稱為氯堿工業(yè)，高能電池，它是以熔融的X、Y（Y比E的組成元素原子序數(shù)少1）單質(zhì)為兩極，以X離子導(dǎo)電的β-Al₂O₃陶瓷作固體電解質(zhì)，反應(yīng)式為：2X+XY $?_{充電}^{放電}$ X₂Y_x．正極是S單質(zhì)得電子發(fā)生還原反應(yīng)，xS+2e^-=S_x^2-，
電池消耗23g鈉單質(zhì)轉(zhuǎn)移1mol電子，
電解含有0.2mol CuSO₄和0.2molNaCl的混合溶液，
電極反應(yīng)為：陽極為：2Cl^--2e-=Cl₂↑，4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，陰極為：Cu²⁺+2e^-=Cu，依據(jù)電子守恒分析，
實(shí)質(zhì)上先電解CuCl₂0.1mol，CuSO₄0.1mol，最后電解水0.3mol，
陽極產(chǎn)生氣體體積=n（Cl₂）+n（O₂）=$\frac{0.2}{2}$mol+$\frac{0.8}{4}$mol=0.3mol，
氣體體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下=0.3mol×22.4L/mol=6.72L，
電解CuSO₄0.1mol會(huì)產(chǎn)生H⁺，
由電解方程式可得關(guān)系：CuSO₄-----2H⁺，
n（H⁺）=0.1mol×2=0.2 c（H⁺）=$\frac{0.2}{2}$mol=0.1mol/l，
pH=1，
故答案為：xS+2e^-=Sx^2-； 6.72；1．

點(diǎn)評 本題考查了無機(jī)物性質(zhì)、物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系、反應(yīng)現(xiàn)象和特征的判斷、晶體結(jié)構(gòu)、原電池和電解原理分析，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．