Question

已知A、B为常见的金属单质，C、D为常见的非金属单质，甲、乙、丙为三种常见的化合物，它们之间的相互转化关系如下图所示(部分产物及反应条件没有列出)。

(1)若甲是中学化学中常见的红棕色粉末状固体，则单质A与NaOH溶液反应的离子方程式为________________；A与甲反应在工业上一个重要用途是________________。

(2)若乙的水溶液呈弱酸性，丙是一种大气污染物，有刺激性气味。试写出乙在水溶液中发生电离时的电离方程式：________________；丙与乙反应的化学方程式：________________。

(3)若乙的水溶液呈弱碱性，并可用作农业化肥，D通常状况下为气体，则进行下列研究：现将0.40 mol C和0.20 mol D充入10 L的密闭容器中，在一定条件下使其发生反应，有关C、D、乙三者的物质的量的变化与时间的关系如下图所示。

①若t₁=10 min，则0至t₁时间内C物质的平均反应速率为________________；该反应在t₂时达到平衡，其化学反应方程式为________________。

②根据图中曲线变化情况判断，t₁时刻改变的反应条件可能是________________。

a.加入了催化剂

b.降低了反应的温度

c.向容器中又充入了气体D

Answer 1

(1)2Al+2OH^-+2H₂O2+3H₂↑ 冶炼金属，野外焊接钢轨等(答对一项即可)

(2)H₂SH⁺+HS^-；HS^-H⁺+S^2- SO₂+2H₂S3S+2H₂O

(3)①0.001 5 mol·L^-1·min^-1  N₂+3H₂2NH₃ ②a

解析：本题的突破口之一：A是一种能和NaOH溶液反应的常见金属，则根据中学化学知识可知A应为Al，C为H₂；突破口之二：化合物甲是中学化学常见的红棕色粉末，则甲应为Fe₂O₃，则金属B应该为Fe；单质A与化合物甲的反应为铝热反应，主要用于金属的冶炼。

若乙的水溶液呈弱酸性，且化合物乙与非金属单质D燃烧时均生成有刺激性气味气体化合物丙，可知D应为S，乙为H₂S，刺激性气味气体丙为SO₂。

若化合物乙的水溶液呈碱性，又可作化肥，可知乙为NH₃，其水溶液为氨水，可用作农业化肥；D为N₂，化合物丙为NO。

从题目图示可看出，C、D为反应物，乙为生成物，三种物质化学式前面的化学计量数之比可由它们物质的量变化之比求出：C∶D∶乙＝(0.40 mol－0.25 mol)∶(0.20 mol－0.15 mol)∶0.10 mol＝3∶1∶2。即反应的化学方程式为：3H₂+N₂2NH₃(注意题目中没显示反应条件)。

0—t₁时物质C的平均反应速率为：=0.001 5 mol· L^-1·min^-1。

从题目图示还看出，在t₁时，改变了某一反应条件C、D、乙三种物质的物质的量都发生了突变，然后快速达到了平衡状态，结合已有知识和题目给出的选项可知，引起这种改变的条件应该是加入了催化剂。