Question

4．常见金属单质A可发生如图所示转化（部分反应物、产物和反应条件已略去）．F是一种温室气体；气体G的水溶液显弱碱性；H是一种具有磁性的黑色氧化物；B、C、D、E四种化合物中含有一种相同的元素．
请回答下列问题：

（1）写出F的电子式，实验室制取G的化学方程式为Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑．
（2）写出反应I的离子方程式2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑．该反应中的氧化剂是H₂O．
（3）反应I、Ⅱ均有清洁能源H₂产生．已知H₂的燃烧热为286kJ•mol^-1，18g水蒸气变成液态水放出44kJ的热量．其它相关数据如下表：

	O=O（g）	H-H（g）	H-O（g）
键能/kJ•mol-1	496	x	463

则表中x为436
（4）写出A与H反应的化学方程式3Fe₃O₄+8Al$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$9Fe+4Al₂O₃，实验测得该反应的焓变（△H）和活化能（Ea）．下列能量关系图合理的是②③（填写序号）．

（5）资料显示H可用于除去地下水中的TcO₄^-（⁹⁹Tc具有放射性）．在酸性条件下，H将TcO₄^-转化为难溶于水的TcO₂，同时得到一种难溶于水的弱碱，该反应的离子方程式为3Fe₃O₄+TcO₄^-+13H₂O+H⁺=TcO₂+9Fe（OH）₃．

Answer 1

分析 F是一种温室气体，则F为二氧化碳气体；金属A能够与烧碱溶液、盐酸溶液反应，其中A与烧碱溶液生成的E溶液能够与二氧化碳反应，则A为Al；H是一种具有磁性的黑色氧化物，则H为Fe₃O₄；H能够与金属铝反应生成D，且B，C，D，E四种化合物中含有一种相同的元素，则D为氧化铝、C为氢氧化铝；B为氯化铝；气体G的水溶液为碱性，则G为氨气，据此进行解答．

解答 解：F是一种温室气体，则F为CO₂；金属A能够与烧碱溶液、盐酸溶液反应，其中A与烧碱溶液生成的E溶液能够与二氧化碳反应，则A为金属Al；H是一种具有磁性的黑色氧化物，则H为Fe₃O₄；H能够与金属铝反应生成D，且B，C，D，E四种化合物中含有一种相同的元素，则D为Fe₂O₃、C为Al（OH）₃；B为AlCl₃；气体G的水溶液为碱性，则G为NH₃，
（1）F为二氧化碳，属于共价化合物，其分子中含有两个碳氧双键，二氧化碳的电子式为：；
实验室制取氨气，通常采用氯化铵和氢氧化钙发生复分解反应，生成氯化钙、氨气和水制得氨气，化学反应方程式为：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑，
故答案为：；Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑；
（2）金属铝与氢氧化钠溶液反应为2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，离子方程式为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，该反应的实质为铝与水反应生成氢氧化铝和氢气，生成的氢氧化铝具有两性，能够与氢氧化钠溶液反应，从而使该反应能够发生，所以该反应中的氧化剂为H₂O，
故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；H₂O；
（3）已知H₂的燃烧热为286kJ•mol^-1，故2mol氢气燃烧生成2mol液态水时放出热量为286kJ•mol^-1×2=572kJ，
18g水蒸气变成液态水放出44kJ的热量，2mol液态水变为气态水吸收的热量为$\frac{2mol×18g/mol}{18g}$×44kJ=88kJ，
故2mol氢气燃烧生成2mol气态水时放出热量为：572kJ-88kJ=484kJ，
故热化学方程式为：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-484kJ/mol，
所以△A=反应物总键能-生成物总键能=2xkJ/mol+496kJ/mol-4×463kJ/mol=-484kJ/mol，
解得：x=436，
故答案为：436；
（4）A与H反应的化学方程式为3Fe₃O₄+8Al$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$9Fe+4Al₂O₃，该反应是放热反应，生成物能量低于反应物能量，结合图象分析活化能数值大于反应焓变判断，故图②③符合，
故答案为：3Fe₃O₄+8Al$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$9Fe+4Al₂O₃；②③；
（5）H为Fe₃O₄，在酸性条件下，H将TcO₄^-转化为难溶于水的TcO₂，同时得到一种难溶于水的弱碱应为氢氧化铁，该反应的离子方程式为3Fe₃O₄+TcO₄^-+13H₂O+H⁺=TcO₂+9Fe（OH）₃，
故答案为：3Fe₃O₄+TcO₄^-+13H₂O+H⁺=TcO₂+9Fe（OH）₃．

点评 本题考查了无机推断，题目难度中等，侧重考查铝及其化合物性质，明确常见金属及其化合物性质为解答关键，注意掌握热化学方程式的焓变与键能之间的关系，试题培养了学生的分析能力及灵活应用能力．