Question

20．Ⅰ．A、B、C、D均为中学化学常见的纯净物，其中A是单质，它们之间有如图的转化关系．
（1）若B是气态氢化物，C，D是氧化物且会造成光化学烟雾污染，则A中所含元素在元素周期表中的位置为第二周期第ⅤA族；B的热稳定性比甲烷的热稳定性大（填“大”或“小”）；反应③的化学方程式为4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O．
（2）若D物质具有两性，反应②、③、⑤均需要强碱溶液，反应④需要通入过量的一种引起温室效应的主要气体．反应④的离子方程式为AlO₂^-+2H₂O+CO₂═Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（3）若A是当今应用最广泛的金属，反应④用到A，反应②，⑤均用到同一种非金属单质，C的溶液常用于蚀刻印刷电路板，该反应的离子方程式为Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺；
Ⅱ．（1）高铁酸钠（Na₂FeO₄）是一种新型饮用水消毒剂，具有很多优点．Na₂FeO₄生产方法之一是隔膜电解法，其原理为Fe+2NaOH+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Na2FeO₄+3H₂↑，则电解时阳极发生的电极反应式为Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O，阴极区溶液的pH增大（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（2）为了测定硫酸铜晶体（CuSO₄•xH₂O）中的x的值，某研究小组设计了以下实验方案：称取mg晶体溶于水，加入足量氢氧化钠溶液，过滤，沉淀洗涤后用小火加热至质量不再减轻为止，冷却，称量所得固体的质量为ng，据此计算，x=$\frac{40（m-2n）}{9}$（用含m、n的代数式表示）

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）若B是气态氢化物，C，D是氧化物且会造成光化学烟雾污染，则C应为NO，D为NO₂，B为NH₃，A是单质，则A为N₂，据此答题；
（2）若D物质具有两性，含有Al元素，则A为Al，④反应是通入过量的一种引起温室效应的主要气体，说明C为偏铝酸盐，D为Al（OH）₃，②③反应均要用强碱溶液，B为氧化铝或铝盐，据此解答；
（3）若A是应用最广泛的金属，则A为Fe，④反应用到A，②⑤反应均用到同一种非金属单质，C的溶液用于蚀刻印刷铜电路板，含有铁离子，则非金属性单质为Cl₂，可推知C为FeCl₃，D为FeCl₂
Ⅱ．（1）Na₂FeO₄溶液，电解时阳极发生氧化反应，电极反应方程式为Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O；阴极发生还原反应，电极反应式为2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，据此解答；
（2）在实验方案中，硫酸铜与氢氧化钠反应生成氢氧化铜，再加热到质量不变得氧化铜，根据氧化铜的质量利用元素守恒可计算晶体中硫酸铜的质量，再根据晶体中硫酸铜与结晶水的质量比求得x值；

解答 解：Ⅰ．（1）若B是气态氢化物，C，D是氧化物且会造成光化学烟雾污染，则C应为NO，D为NO₂，B为NH₃，A是单质，则A为N₂，N元素周期表中的位置为第二周期第ⅤA族，由于氮的非金属性强于碳，所以氨气的热稳定性比甲烷的热稳定性大，反应③的化学方程式为4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O，
故答案为：第二周期第ⅤA族；大；4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O；
（2）若D物质具有两性，含有Al元素，则A为Al，④反应是通入过量的一种引起温室效应的主要气体，说明C为偏铝酸盐，D为Al（OH）₃，②③反应均要用强碱溶液，B为氧化铝或铝盐，则：反应④的离子方程式为：AlO₂^-+2H₂O+CO₂═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案为：AlO₂^-+2H₂O+CO₂═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）若A是应用最广泛的金属，则A为Fe，④反应用到A，②⑤反应均用到同一种非金属单质，C的溶液用于蚀刻印刷铜电路板，含有铁离子，则非金属性单质为Cl₂，可推知C为FeCl₃，D为FeCl₂，C的溶液用于蚀刻印刷铜电路板反应的离子方程式为：Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺，
故答案为：Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺；
Ⅱ．（1）Na₂FeO₄溶液，电解时阳极发生氧化反应，电极反应方程式为Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O；阴极发生还原反应，电极反应式为2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，所以阴极区溶液的pH会增大，
故答案为：Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O；增大；
（2）在实验方案中，硫酸铜与氢氧化钠反应生成氢氧化铜，再加热到质量不变得氧化铜，根据CuSO₄～Cu（OH）₂～CuO，可得硫酸铜的质量为$\frac{160}{80}$ng=2ng，再根据160：18x=2n：（m-2n），得x=$\frac{40（m-2n）}{9}$，
故答案为：$\frac{40（m-2n）}{9}$．

点评 本题考查了无机物的推断，涉及Al、N、Fe元素单质化合物性质、电解原理的应用、物质组成的确定、化学计算等，需要学生熟练掌握元素化合物知识，综合性强，难度大，主要考查学生分析问题的能力，是高考的热点习题．