Question

A、B、C、X是中學化學常見物質，均由短周期元素組成，轉化關系如圖．請針對以下三種不同情況回答：
（1）若A、B、C中均含同一種常見金屬元素，該元素在C中以陰離子形式存在，將A、C的水溶液混合可得B的白色膠狀沉淀．
①A中含有的金屬元素的原子結構示意圖為

 

．
②該金屬元素的單質與某紅色氧化物在高溫下反應，可用于焊接鐵軌及定向爆破，已知：1mol該單質完全反應，當溫度恢復至298K時，共放熱Q kJ，請寫出該反應的熱化學反應方程式為

 

．
（2）若A為有機物，75%的A溶液可作為消毒劑，常溫常壓下B、C均為無色氣體，C是一種常見的滅火劑．則A的結構簡式為：

 

；利用原電池原理，將B、X分別通入由A制成的兩多孔電極，以20%-30%的KOH溶液作為電解質溶液，可以組成化學電源，該電池放電時，負極電極反應式為

 

．
（3）若A、B、C的焰色反應均呈黃色，水溶液均為堿性．
①用化學方程式表明C溶液呈堿性的原因

 

．
②將4.48L（標準狀況下）X通入100mL3mol/L A的水溶液后，溶液中離子濃度由大到小的順序為

 

．
③自然界中存在B、C和H₂O按一定比例結晶而成的固體．取一定量該固體溶于水配成100mL溶液，測得溶液中金屬陽離子的濃度為0.5mol/L．若取相同質量的固體加熱至恒重，剩余固體的質量為

 

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Answer 1

分析：A、B、C、X是中學化學常見物質，均由短周期元素組成．
（1）若A、B、C中均含同一種常見金屬元素，該元素在C中以陰離子形式存在，由轉化關系，考慮C為AlO₂^-，將A、C的水溶液混合可得B的白色膠狀沉淀，可知A含有鋁離子，B為氫氧化鋁，C含有偏鋁酸根，x為氫氧化鈉，符合轉化關系；
（2）若A為有機物，75%的A溶液可作為消毒劑，則A為CH₃CH₂OH，常溫常壓下B、C均為無色氣體，C是一種常見的滅火劑，應為CO₂，則B為CO，X為O₂；
（3）若A、B、C的焰色反應均呈黃色，含有鈉元素，水溶液均為堿性，由轉化關系，A為氫氧化鈉，B為碳酸鈉，C為碳酸氫鈉，x為二氧化碳．

解答：解：（1）若A、B、C中均含同一種常見金屬元素，該元素在C中以陰離子形式存在，由轉化關系可知，A含有鋁離子，B為氫氧化鋁，C含有偏鋁酸根，x為氫氧化鈉，A、B、C中含有的同一種常見金屬元素為Al，
①A中含有的金屬為Al，原子核外有3個電子層，最外層電子數為3，則原子結構示意圖為，故答案為：；
②Al與氧化鐵發生鋁熱反應可用于焊接鐵軌及定向爆破，此反應的化學方程式為2Al+Fe₂O₃

高溫  .

Al₂O₃+2Fe，1molAl完全反應，當溫度恢復至298K時，共放熱Q kJ，
則反應的熱化學方程式為2Al（s）+Fe₂O₃（s）

高溫  .

Al₂O₃（s）+2Fe（s）；△H=-2QkJ/mol，
故答案為：2Al（s）+Fe₂O₃（s） 

高溫  .

 Al₂O₃（s）+2Fe（s）；△H=-2QkJ/mol；
（2）若A為有機物，75%的A溶液可作為消毒劑，則A為CH₃CH₂OH，常溫常壓下B、C均為無色氣體，C是一種常見的滅火劑，應為CO₂，則B為CO，X為O₂，
將CO、O₂分別通入由CH₃CH₂OH制成的兩多孔電極，以20%-30%的KOH溶液作為電解質溶液，可以組成化學電源，該電池放電時，負極電極反應式為2CO+8OH^--4e^-=2CO₃^2-+4H₂O，
故答案為：CH₃CH₂OH；2CO+8OH^--4e^-=2CO₃^2-+4H₂O；
（3）若A、B、C的焰色反應均呈黃色，含有鈉元素，水溶液均為堿性，由轉化關系，A為氫氧化鈉，B為碳酸鈉，C為碳酸氫鈉，x為二氧化碳，
①C為碳酸氫鈉，為強堿弱酸鹽，水解呈堿性，方程式為CO₃^2-+H₂OOH^-+HCO₃^-，故答案為：CO₃^2-+H₂OOH^-+HCO₃^-；
②4.48L（標準狀況下）CO₂的物質的量為

4.48L

22.4L/mol

=0.2mol，100mL3mol/L NaOH的水溶液中n（NaOH）=0.1L×3mol/L=0.3mol，n（CO₂）：n（NaOH）=0.2mol：0.3mol=2：3=1：1.5，介于1：1與1：2之間，故反應生成碳酸鈉與碳酸氫鈉，令碳酸鈉與碳酸氫鈉的物質的量分別為amol、bmol，由鈉離子守恒有2a+b=0.3，由碳元素守恒有a+b=0.2，聯立方程，解得a=0.1，b=0.1，碳酸根、碳酸氫根水解，溶液呈堿性c（OH^-）＞c（H⁺），碳酸根的水解程度比碳酸氫根的大，故c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-），水解程度很小，c（CO₃^2-）遠大于c（OH^-），溶液中鈉離子難度最大，故：c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
故答案為：c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
③自然界中存在B、C和H₂O按一定比例結晶而成的固體．取一定量該固體溶于水配成100mL溶液，測得溶溶中金屬陽離子的濃度為0.5mol/L，即鈉離子濃度為0.5mol/L．取相同質量的固體加熱至恒重，剩余固體為碳酸鈉，根據鈉離子守恒可知，碳酸鈉的質量為

1

2

×0.1L×0.5mol/L×106g/mol=2.65g．
故答案為：2.65 g．

點評：本題考查無機物的推斷，為高考常見題型，側重于學生的分析能力和元素化合物知識的綜合運用的考查，熟悉元素化合物知識是解答的前提，題目難度中等，注意B為白色沉淀及（3）中焰色為突破口，利用常見元素化合物的性質結合轉化關系選擇合適的物質進行解答即可．