Question

12．甲、乙、丙、丁、戊是由四种短周期元素中的两种或三种组成的5种化合物，其中乙、丙、戊均由两种元素组成，丙是导致温室效应的主要气体，戊是天然气的主要成分，乙和丁都既能与酸反应，又能与强碱溶液反应．上述5种化合物涉及的四种元素的原子序数之和等于28；甲由一种金属元素和两种非金属元素组成，其原子个数比为1：3：9，所含原子总数等于其组成中金属元素的原子序数．它们之间的反应关系如图：

请回答下列问题：
（1）物质甲的化学式是Al（CH₃）₃，物质乙的一种用途是高温耐火材料或冶炼金属铝．
（2）甲与足量H₂O溶液反应的化学方程式为Al（CH₃）₃+3H₂O═Al（OH）₃↓+3CH₄↑．
（3）将过量的丙通入某种物质的水溶液中可以生成丁，该反应的离子方程式为AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（4）乙溶于某强碱溶液的离子方程式为Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O．
（5）在200mL 1.5mol•L^-1NaOH溶液中通入标准状况下4.48L丙气体，完全反应后所得溶液中，各种离子浓度由大到小的顺序是c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．
（6）丁是一种难溶物质，其溶度积常数为1.25×10^-33．将0.01mol丁投入1L某浓度的盐酸中，为使丁完全溶解得到澄清透明溶液，则盐酸的浓度至少应为3.02×10^-2mol/L（体积变化忽略不计，结果保留三位有效数字）．

Answer 1

分析 甲、乙、丙、丁、戊是由四种短周期元素中的两种或三种组成的5种化合物，其中乙、丙、戊均由两种元素组成，丙是导致温室效应的主要气体，丙为CO₂，戊是天然气的主要成分，戊为CH₄，乙和丁都既能与酸反应，又能与强碱溶液反应，应为两性化合物，丁为白色胶状物，所以丁为Al（OH）₃，乙为Al₂O₃，甲由一种金属元素和两种非金属元素组成，其原子个数比为1：3：9，所含原子总数等于其组成中金属元素的原子序数，根据转化关系，甲与水反应生成氢氧化铝和甲烷，所以甲为Al（CH₃）₃，上述5种化合物涉及的四种元素的原子序数之和等于28，符合转化关系，据此答题．

解答 解：甲、乙、丙、丁、戊是由四种短周期元素中的两种或三种组成的5种化合物，其中乙、丙、戊均由两种元素组成，丙是导致温室效应的主要气体，丙为CO₂，戊是天然气的主要成分，戊为CH₄，乙和丁都既能与酸反应，又能与强碱溶液反应，应为两性化合物，丁为白色胶状物，所以丁为Al（OH）₃，乙为Al₂O₃，甲由一种金属元素和两种非金属元素组成，其原子个数比为1：3：9，所含原子总数等于其组成中金属元素的原子序数，根据转化关系，甲与水反应生成氢氧化铝和甲烷，所以甲为Al（CH₃）₃，上述5种化合物涉及的四种元素的原子序数之和等于28，符合转化关系，
（1）根据上面的分析可知，甲为Al（CH₃）₃，乙为Al₂O₃，熔点高，可用于高温耐火材料或冶炼金属铝，
故答案为：Al（CH₃）₃；高温耐火材料或冶炼金属铝；
（2）Al（CH₃）₃与足量H₂O溶液反应生成Al（OH）₃和甲烷，反应的化学方程式Al（CH₃）₃+3H₂O═Al（OH）₃↓+3CH₄↑，
故答案为：Al（CH₃）₃+3H₂O═Al（OH）₃↓+3CH₄↑；
（3）将过量的NaAlO₂通入某种物质的水溶液中可以生成Al（OH）₃，应通入二氧化碳，反应的离子方程式为AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案为：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（4）乙为Al₂O₃，乙溶于某强碱溶液生成偏铝根离子，反应的离子方程式为Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O，
故答案为：Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O；
（5）4.48L CO₂通入到200mL 1.5mol/LNaOH溶液中，二氧化碳的物质的量=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，氢氧化钠的物质的量1.5mol/L×0.2L=0.3mol，
当1＜n（NaOH）：n（CO₂）＜2时，生成物是碳酸钠和碳酸氢钠，
根据二氧化碳和氢氧化钠物质的量之间的关系得方程式为2CO₂+3NaOH=Na₂CO₃+NaHCO₃+H₂O，根据方程式知，碳酸钠和碳酸氢钠的物质的量相等，碳酸根离子和碳酸氢根离子水解而使溶液呈碱性，则c（OH^-）＞c（H⁺），碳酸根离子的水解能力大于碳酸氢根离子，所以c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-），钠离子不水解，离子浓度最大，所以离子浓度大小顺序是c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案为：c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（6）Al（OH）₃是一种难溶物质，其溶度积常数为1.25×10^-33．将0.01mol Al（OH）₃投入1L某浓度的盐酸中，则至少需要0.03mol，为使Al（OH）₃完全溶解得到澄清透明溶液，反应后c（OH^-）=$\root{3}{\frac{1.25×10{\;}^{-33}}{0.01}}$mol/L=0.5×10^-10mol/L，则c（H⁺）=2×10^-4mol/L，所以需要盐酸的浓度为3.02×10^-2mol/L，
故答案为：3.02×10^-2mol/L．

点评 本题考查无机物的推断，为高频考点和常见题型，侧重于学生的分析、计算能力的考查，主要把握常见物质的性质、用途和反应特征，为解答该类题目的关键，难度中等．