Question

甲、乙、丙、丁四種物質有如圖所示的轉化關系，已知甲是地殼中含量最高的元素組成的單質，常見化合物乙、丙、丁均含有短周期一種相同元素（除組成甲的元素外）．
（1）若丁的稀溶液與銅反應可生成乙，寫出反應的離子方程式：

 

；
（2）若乙是難溶于水的酸性氧化物，寫出工業上以乙為原料制取所含元素單質的化學方程式：

 

；
（3）若丙是離子化合物，且陰離子含有金屬元素M．
①寫出過量的二氧化碳通入丙溶液制取丁的離子方程式：

 

；
②以色列科學家Daniel Shechtman因發現準晶體獲得2011年諾貝爾化學獎．人們在自然界中也找到了組成為M₆₃Cu₂₄Fe₁₃的天然準晶體．將相同質量的此準品體分別與足量的鹽酸、燒堿和稀硝酸反應，產生氣體的物質的量關系為

 

；
A．n（燒堿）＜n（稀硝酸）＜n（鹽酸）    B．n（燒堿）＜n（鹽酸）＜n（稀硝酸）
C．n（稀硝酸）＜n（燒堿）＜n（鹽酸）    D．n（鹽酸）＜n（稀硝酸）＜n（燒堿）
（4）若乙含有第三周期元素A，2乙（g）+甲（g）?2丙（g）是工業生產中重要反應之一．
①寫出實現NalO₃+NaHAO₃→I₂+Na₂AO₄+H₂AO₄轉化的配平并標明電子轉移的方向和數目的化學方程式：

 

；
②已知：還原性HAO₃^-＞I^-，若加入的NaHAO₃過量，還可能與上述生成物中的

 

反應，離子方程式為

 

．

Answer 1

分析：甲是地殼中含量最高的元素組成的單質，則甲為氧氣，常見化合物乙、丙、丁均含有短周期一種相同元素（除組成甲的元素外），
（1）若丁的稀溶液與銅反應可生成乙，則丁為硝酸，乙為NO，乙能和氧氣反應生成二氧化氮，二氧化氮和水反應生成硝酸，所以丙是NO；
（2）若乙是難溶于水的酸性氧化物，則乙為SiO₂，二氧化硅和氫氧化鈉溶液反應生成硅酸鈉，硅酸鈉和鹽酸反應生成硅酸，硅酸解熱分解生成二氧化硅，所以丙是硅酸鈉，丁是硅酸；
（3）若丙是離子化合物，且陰離子含有金屬元素M，則陰離子為AlO₂^-，M為Al，甲是氧氣，則乙是氧化物，則乙是氧化鋁，偏鋁酸鈉和酸反應生成氫氧化鋁，氫氧化鋁分解生成氧化鋁，所以丁是氫氧化鋁；
（4）若乙含有第三周期元素A，2乙（g）+甲（g）?2丙（g）是工業生產中重要反應之一，則乙為SO₂，丙為SO₃，A為硫元素，丁是硫酸．

解答：解：甲是地殼中含量最高的元素組成的單質，則甲為氧氣，常見化合物乙、丙、丁均含有短周期一種相同元素（除組成甲的元素外），
（1）若丁的稀溶液與銅反應可生成乙，則丁為硝酸，乙為NO，乙能和氧氣反應生成二氧化氮，二氧化氮和水反應生成硝酸，所以丙是NO，
銅和稀硝酸反應生成硝酸銅、一氧化氮和水，離子方程式為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（2）若乙是難溶于水的酸性氧化物，則乙為SiO₂，二氧化硅和氫氧化鈉溶液反應生成硅酸鈉，硅酸鈉和鹽酸反應生成硅酸，硅酸解熱分解生成二氧化硅，所以丙是硅酸鈉，丁是硅酸，工業上用碳與二氧化硅反應生成硅與CO制備硅，反應方程式為：2C+SiO₂

高溫  .

Si+2CO↑，
故答案為：2C+SiO₂

高溫  .

Si+2CO↑；
（3）若丙是離子化合物，且陰離子含有金屬元素M，則陰離子為AlO₂^-，M為Al，甲是氧氣，則乙是氧化物，則乙是氧化鋁，偏鋁酸鈉和酸反應生成氫氧化鋁，氫氧化鋁分解生成氧化鋁，所以丁是氫氧化鋁，
①過量二氧化碳和偏鋁酸鈉溶液反應生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉，離子方程式為：CO₂+2H₂O+AlO₂^-=HCO₃^-+Al（OH）₃↓，
故答案為：CO₂+2H₂O+AlO₂^-=HCO₃^-+Al（OH）₃↓；
②該合金中只有鋁與氫氧化鈉溶液反應生成氣體，鐵和鋁都與鹽酸反應生成氫氣，所以加入鹽酸放出的氣體體積大于氫氧化鈉溶液，鐵、鋁和銅都與稀硝酸反應生成氣體，根據金屬和生成氣體之間的關系式得生成氣體體積分別為：HCl：n（H₂）=13+63×1.5=107.5 mol，NaOH：n（H₂）=63×1.5=94.5 mol，HNO3：n（NO）=63+13+16=92 mol，所以生成氣體體積大小順序是n（稀硝酸）＜n（燒堿）＜n（鹽酸），故選C．
（4）若乙含有第三周期元素A，2乙（g）+甲（g）?2丙（g）是工業生產中重要反應之一，則乙為SO₂，丙為SO₃，A為硫元素，丁是硫酸．
①NaIO₃+NaHSO₃→I₂+Na₂SO₄+H₂SO₄，該反應中，I元素化合價由+5價變為0價，S元素化合價由+4價變為+6價，結合原子守恒得該反應方程式為4NaIO₃+10NaHSO₃=2I₂+7Na₂SO₄+3H₂SO₄+2H₂O，轉移電子數目和方向為，
故答案為：；
②還原性HSO₃^-＞I^-，若加入的NaHSO₃過量，亞硫酸氫根離子被碘氧化生成硫酸根離子，碘被還原生成碘離子，離子方程式為H₂O+I₂+HSO₃^-=2I^-+SO₄^2-+3H⁺，
故答案為：I₂；H₂O+I₂+HSO₃^-=2I^-+SO₄^2-+3H⁺．

點評：本題考查了物質的推斷，明確元素在周期表的位置及物質的性質水解本題關鍵，涉及離子方程式的書寫、氧化還原反應等知識點，難點是用雙線橋或單線橋標出電子轉移的方向和數目，難度中等．