Question

9．A、J是日常生活中常见的两种金属，这两种金属和NaOH溶液组成原电池，A作负极；F常温下是气体，各物质有以下的转化关系如图1（各字母代表一种物质，部分产物及条件略去）．

请回答以下问题：
（1）写出反应①的负极电极反应式Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O．
（2）写出②的化学方程式4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O．
（3）M可用于实验室制取某气体，写出该反应化学方程式FeS+H₂SO₄=H₂S↑+FeSO₄．
（4）含A元素的某盐X常做净水剂，X做焰色反应时，透过蓝色的钴玻璃观察火焰呈紫色．500mLX的溶液与Ba（OH）₂反应生成沉淀的质量与加入Ba（OH）₂物质的量的关系如图2：
请回答：X晶体的俗名为明矾或白矾；其溶液的物质的量浓度为1mol/Lmol/L，n₁=0.75 mol．
（5）常温时pH=12的C溶液中，溶质的阳离子与溶质的阴离子浓度之差为（10^-2-10^-12）mol/（写出计算式）；相同条件下，等浓度的C溶液与CH₃COONa溶液中，C的阴离子与CH₃COO^-浓度的大小关系：前者＜后者（用“＞”、“＜”或“=”表示）．
（6）0.4mol•L^-1醋酸钠溶液和0.2mol•L^-1盐酸等体积混合，混合后溶液中离子浓度大小关系为c（Ac^-）＞c（Cl^-）＞c（HAc）＞c（H⁺）．

Answer 1

分析 A、J是日常生活中常见的两种金属，这两种金属和NaOH溶液组成原电池，A作负极，与碱发生氧化还原反应的金属判断为Al，原电池反应的离子方程式为：2Al+2H₂O+2OH^-=2AlO₂^-+3H₂↑，依据流程图分析判断D为H₂，C为NaAlO₂，偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳气体生成E为氢氧化铝沉淀，H为氢氧化铝分解生成的Al₂O₃，电解熔融氧化铝得到金属A为Al，和J的氧化物高温反应发生铝热反应，证明J为Fe，铁和硫单质反应生成M为FeS；D为H₂，F常温下是气体，所以生成的G为非金属氢化物，和D反应生成的G发生两步氧化反应最后氧化物K溶于水生成L为酸，推断为乙为N₂，G为NH₃，I为NO，K为NO₂，L为HNO₃，依据分析推断出的物质回答问题．

解答 解：A、J是日常生活中常见的两种金属，这两种金属和NaOH溶液组成原电池，A作负极，与碱发生氧化还原反应的金属判断为Al，原电池反应的离子方程式为：2Al+2H₂O+2OH^-=2AlO₂^-+3H₂↑，依据流程图分析判断D为H₂，C为NaAlO₂，偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳气体生成E为氢氧化铝沉淀，H为氢氧化铝分解生成的Al₂O₃，电解熔融氧化铝得到金属A为Al，和J的氧化物高温反应发生铝热反应，证明J为Fe，铁和硫单质反应生成硫化亚铁M；D为H₂，F常温下是气体，所以生成的G为非金属氢化物，和D反应生成的G发生两步氧化反应最后氧化物K溶于水生成L为酸，推断为乙为N₂，G为NH₃，I为NO，K为NO₂，L为HNO₃，
（1）①的原电池中，Al做负极被氧化，在碱性溶液中生成AlO₂^-，电极反应式为：Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O；
（2）依据推断可知G为NH₃，发生的反应是氨气的催化氧化反应生成一氧化氮和水，反应的化学方程式为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O，
故答案为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O；
（3）M为FeS，常用于实验室制取硫化氢气体，反应的化学方程式为FeS+H₂SO₄=H₂S↑+FeSO₄，
故答案为：FeS+H₂SO₄=H₂S↑+FeSO₄；
（4）含A元素的某盐X常做净水剂，X做焰色反应时，透过钴玻璃观察火焰呈紫色，说明盐中含有铝元素和钾元素，为明矾，俗称为明矾或白矾；
根据反应计算：
Ba²⁺+SO₄^2-═BaSO₄
1mol 233g
n 233g
则n=1mol，根据SO₄^2-离子的守恒可知500mLKAl（SO₄）₂的溶液中含有溶质的物质的量为0.5mol，
故浓度为：$\frac{0.5mol}{0.5L}$=1mol/L，
当加入的Ba（OH）₂为n₁mol时，根据图象可知，发生的反应为2KAl（SO₄）₂+3Ba（OH）₂=3BaSO₄↓+K₂SO₄+2Al（OH）₃↓，生成的BaSO₄物质的量为n₁，生成的Al（OH）₃物质的量为$\frac{2}{3}$n₁，根据题意可知233n₁+$\frac{2}{3}$×78×n₁=213.75，所以n₁=0.75，
故答案为：明矾或白矾；1mol/L；0.75；
（5）常温时pH=12的NaAlO₂溶液中，根据电荷守恒可知，c（Na⁺）+c（H⁺）=c（AlO₂^-）+c（OH^-），则c（Na⁺）-c（AlO₂^-）=c（OH^-）-c（H⁺）=（10^-2-10^-12）mol/L；相同条件下，等浓度的NaAlO₂溶液与CH₃COONa溶液中，由于醋酸的酸性比偏铝酸强，故AlO₂^-的水解程度比CH₃COO^-水解程度大，溶液中c（AlO₂^-）＜c（CH₃COO^-），
故答案为：（10^-2-10^-12）mol/；＜；
（6）混合溶液中溶质为等物质的量浓度的NaCl、CH₃COOH、CH₃COONa，混合溶液呈酸性，说明醋酸的电离程度大于醋酸根离子水解程度，所以混合后溶液中离子浓度大小关系为c （Ac^-）＞c （Cl^-）＞c （HAc）＞c（H⁺），
 故答案为：c （Ac^-）＞c （Cl^-）＞c （HAc）＞c（H⁺）；

点评 本题考查元素化合物推断，同时考查电化学、盐类的水解、离子浓度大小比较等知识，具有较高的综合度，本题具有一定的难度．