Question

14．图1中X为中学化学中的一种常见的盐，H为单质，F为淡黄色固体，M为常见的金属，图中部分反应产物及反应条件已略去．

（1）F的电子式为；G的化学式为Fe（OH）₃．
（2）反应①的离子方程式为3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O．
（3）若向100mL 盐X的溶液中加入9g金属单质M的粉末，充分搅拌后，过滤，烘干得（9.32g固体C，则滤液A中溶质的物质的量浓度为0.4mol/L（假设溶液体积不变）．
（4）盐酸可通过氯碱工业制取，氯碱工业是用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl₂和H₂，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业生产．某化学兴趣小组进行有关电解食盐水的探究实验，电解装置如图2所示．
实验一：电解饱和食盐水．
实验二：电解不饱和食盐水及产物分析．
相同条件下，电解1mol/L NaCl溶液并收集两极产生的气体．在X处收集到V₁mL气体，同时在Y处收集到V₂mL
气体，停止电解．结果发现V₂＜V₁，且与电解饱和食盐水相比，Y处收集到的气体颜色明显较浅．经讨论分析，导致上述现象的原因有：
ⅰ．有部分C1₂溶解于NaCl溶液中；
ii．有O₂生成．
①设计实验证明有部分C1₂溶解于NaCl溶液中，实验方案及现象为取少量石墨电极附近溶液，滴在淀粉KI试纸上，试纸变蓝．
②证明有O₂生成并测定O₂的体积．按如如图3所示装置进行实验．通过注射器缓缓地将在Y处收集到的V₂mL气体全部推入装置A（盛有足量试剂）中，最终，量气管中收集到V₃mL气体（设V₁、V₂、V₃均在相同条件下测得）．装置A的作用是完全吸收氯气．
③实验中是否需要预先除净装置中的空气？否（填“是”或“否”）．
④实验二中，在石墨电极上生成Cl₂的总体积为（V₁-2V₃）mL（用代数式表示）．

Answer 1

分析 F为淡黄色固体，与盐X反应得到蓝色沉淀Y与气体单质H，则F为Na₂O₂，Y为Cu（OH）₂，H为O₂，X含有Cu²⁺．M是常见金属，与铜盐X发生置换反应，沉淀C中含有Cu及未反应的金属M，滤液A中加入盐酸生成的无色气体D遇空气变为红棕色，故D为NO，X为Cu（NO₃）₂，由A→D生物反应，可知M为Fe，A为Fe（NO₃）₂，B为铁盐，G为Fe（OH）₃，E为Fe₂O₃；
（4）①部分C1₂溶解于NaCl溶液中，溶解的氯气可以氧化碘离子为碘单质，碘遇淀粉变蓝色，据此设计；
②Y为阳极，收集到的V₂mL气体中主要是氯气，所以证明有O₂生成首先要除去氯气，当量气管的右侧液面上升，则说明含有氧气生成；
③空气对压强不影响，所以实验中不需要预先除净装置中的空气；
④阴极X处收集到的氢气为V₁mL，阳极Y处收集到为氯气和氧气，最终量气管中收集到V₃mL气体为氧气，设在石墨电极上生成Cl₂的总体积为xml，则根据电解阴阳两极的得失电子守恒计算．

解答 解：F为淡黄色固体，与盐X反应得到蓝色沉淀Y与气体单质H，则F为Na₂O₂，Y为Cu（OH）₂，H为O₂，X含有Cu²⁺．M是常见金属，与铜盐X发生置换反应，沉淀C中含有Cu及未反应的金属M，滤液A中加入盐酸生成的无色气体D遇空气变为红棕色，故D为NO，X为Cu（NO₃）₂，由A→D生物反应，可知M为Fe，A为Fe（NO₃）₂，B为铁盐，G为Fe（OH）₃，E为Fe₂O₃．
（1）F为Na₂O₂，电子式为；G的化学式为Fe（OH）₃，
故答案为：；Fe（OH）₃；
（2）反应①的离子方程式为：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案为：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（3）设Fe²⁺的物质的量为xmol，则：
Cu²⁺+Fe═Fe²⁺+Cu  质量增重
        1mol      64g-56g=8g
        xmol     9.32g-9g=0.32g
故1mol：xmol=8g：0.32g，解得x=0.04，则滤液A中溶质的物质的量浓度为$\frac{0.04mol}{0.1L}$=0.4mol/L，
故答案为：0.4mol/L；
（4）①因为氯气可使湿润的淀粉KI试纸变蓝，证明有部分C1₂溶解于NaCl溶液中，可取少量石墨电极附近溶液，滴在淀粉KI试纸上，试纸变蓝，说明含有氯气，
故答案为：取少量石墨电极附近溶液，滴在淀粉KI试纸上，试纸变蓝；
②Y为阳极，收集到的V₂mL气体中主要是氯气，所以证明有O₂生成首先要除去氯气，当量气管的右侧液面上升，则说明含有氧气生成，则装置A的作用是完全吸收氯气，故答案为：完全吸收氯气；
故答案为：完全吸收氯气；
③空气对压强不影响，所以实验中不需要预先除净装置中的空气，
故答案为：否；
④阴极X处收集到的氢气为V₁mL，阳极Y处收集到为氯气和氧气，最终量气管中收集到V₃mL气体为氧气，设在石墨电极上生成Cl₂的总体积为xml，则根据电解阴阳两极的得失电子守恒，V₁×2=x×2+V₃×4，所以x=V₁-2V₃，故答案为：（V₁-2V₃）．

点评 本题考查无机物推断、探究实验，属于拼合型题目，题目综合性较强，需要学生具备扎实的基础，难度中等．