Question

2．I：A、B、C、D均为中学化学中常见的物质，它们之间转化关系如图（部分产物已略去）：

试回答：
（1）若D是具有氧化性的单质，则属于主族的金属A为Na（填元素符号），若D是金属，C溶液在储存时应加人少最D，其理由是（用必要的文字和离子方程式表示）加入少量铁，防止Fe²⁺被氧化为Fe³⁺：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
（2）若A、B、C为含同一种金属元素的无机化合物．在溶液中A和C反应生成B．请写出B转化为C的所有可能的离子力程式Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O、Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（3）化合物B经过一系列反应可以得到单质E，将一定质量的Mg和E的混合物投人500m1稀硫酸中，固体全部溶解并产生气体．待反应完全后．向所得溶液中加人NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加人溶液的体积关系如图2所示：则固体混合物中Mg的质量为3.6克；NaOH溶液的物质的量浓度为5.0mol/L．
II：某一离子反应体系有反应物和产物共以下六种：MnO₄^-、H⁺、O₂、H₂O、H₂O₂、Mn²⁺已知该反应中的H₂O₂只发生如下过程：H₂O₂→O₂
（4）该反应中的还原剂是H₂O₂．该反应中．发生还原反应的过程是MnO₄^-→Mn²⁺．
（5）溶液随着酸性的增强氧化性不断增强，应选择稀硫酸（选填“稀硫酸”或“浓盐酸”）进行KMnO₄溶液的酸化．
（6）如反应转移了0.6mo1电子，则产生的气体在标准状况下体积为6.72L．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）D是具有氧化性的单质，A元素属于短周期主族金属元素，根据反应关系可知A为Na，B为Na₂O，D为O₂，C为Na₂O₂；若D为金属，由转化关系可知为变价金属，应为Fe，则C含有Fe²⁺，具有还原性；
（2）若A、B、C为含同一种金属元素的无机化合物，在溶液中A和C反应生成B．判断为：Al³⁺→Al（OH）₃→AlO₂^-；D为OH^-；或AlO₂^-→Al（OH）₃→Al³⁺；D为H⁺；
（3）由图可知，200～240mL为氢氧化铝与氢氧化钠反应，可知n[Mg（OH）₂]=0.15mol，根据Mg元素守恒可知：m（Mg）=0.15mol×24g/mol=3.6g，沉淀最大时为氢氧化镁、氢氧化铝，故n[Al（OH）₃]=0.35mol-0.15mol=0.2mol，根据电荷守恒计算；
Ⅱ．由H₂O₂→O₂知，双氧水在反应中作还原剂，所以还必须有氧化剂参加反应，在反应中得电子化合价降低，根据化合价知，高锰酸根离子作氧化剂，还原产物是锰离子，同时反应后生成水，反应的离子方程式为2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑，结合离子方程式解答该题．

解答 解：Ⅰ．（1）D是具有氧化性的单质，A元素属于短周期主族金属元素，根据反应关系可知A为Na，B为Na₂O，D为O₂，C为Na₂O₂；若D为金属，由转化关系可知为变价金属，应为Fe，则C含有Fe²⁺，具有还原性，保存时应反之氧化，原理是2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，
故答案为：Na；加入少量铁，防止Fe²⁺被氧化为Fe³⁺：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
（2）若A、B、C为含同一种金属元素的无机化合物，在溶液中A和C反应生成B．判断为：Al³⁺→Al（OH）₃→AlO₂^-；A为Al³⁺；B为Al（OH）₃；C为AlO₂^-；D为NaOH；或AlO₂^-→Al（OH）₃→Al³⁺；A、AlO₂^-；B、Al（OH）₃；C、Al³⁺；D为H⁺；B转化为C的所有可能的离子方程式为生成氢氧化铝沉淀，在酸或碱中溶解的离子方程式，反应的离子方程式为：Al（OH）₃+3H⁺═Al³⁺+3H₂O；Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O；
故答案为：Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O、Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（3）合物Al（OH）₃经过一系列反应可以得到单质E为Al，将一定质量的Mg和Al的混合物投入500mL稀硫酸中，固体全部溶解并产生气体，待反应完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，
由图可知，200～240mL为氢氧化铝与氢氧化钠反应，可知n[Mg（OH）₂]=0.15mol，根据Mg元素守恒可知：m（Mg）=0.15mol×24g/mol=3.6g，
沉淀最大时为氢氧化镁、氢氧化铝，故n[Al（OH）₃]=0.35mol-0.15mol=0.2mol，根据电荷守恒可知，20～200mL消耗氢氧化钠的物质的量等金属提供电子物质的量，故n（NaOH）=0.15mol×2+0.2mol×3=0.9mol，则c（NaOH）=$\frac{0.9mol}{0.2L-0.02L}$=5mol/L，
故答案为：3.6；5.0mol/L；
Ⅱ．反应的离子方程式为2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑，
（4）反应中生成氧气，H₂O₂被氧化，为还原剂，MnO₄^-被还原生成Mn²⁺，故答案为：H₂O₂；MnO₄^-；Mn²⁺；
（5）高锰酸钾具有强氧化性，可氧化盐酸生成氯气，可应用硫酸酸化，故答案为：稀硫酸；
（6）2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑反应中，Mn元素化合价由+7价降低到+2价，由方程式可知生成5mol氧气转移10mol电子，则如反应转移了0.6mo1电子，产生的氧气0.3mol，气体在标准状况下体积为0.3mol×22.4L/mol=6.72L，
故答案为：6.72．

点评 本题考查无机物推断，属于开放性题目，侧重于学生的分析、计算能力的考查，需要学生熟练掌握元素化合物知识，（3）中计算关键清楚个阶段发生的反应，注意利用守恒思想解答，难度中等．