Question

如图是中学化学中某些物质之间的相互转化关系．已知C、D、G、H、K为单质，其他为化合物；A是一种常见的液态化合物，J为淡黄色固体，E对玻璃具有很强的腐蚀性；G、K是碳素钢中的两种重要元素，其中K含量少；E、F对应溶液的酸碱性相反，F的焰色反应为黄色．请按要求作答：
（1）写出化合物E的电子式：

 

；
（2）写出A与J反应的化学反应方程式：

 

；
（3）B与足量稀硝酸反应时，当参加反应的硝酸为2mol，反应中转移电子的物质的量为

 

mol（保留2位有效数字）；
（4）①以Pt为电极，由I、D以及F的溶液组成原电池，则负极的反应式为：

 

；
②若用此电池电解500mL 5mol/L的氯化钠溶液一段时间，两极各收集标准状况下气体3.36L，测得溶液的pH为

 

（保留小数点后2位，假设电解前后溶液体积不变化，已知：lg2=0.30，lg3=0.48），若往该电解后所得溶液中通入二氧化碳气体4.48L（标准状况），则所得溶液中各离子浓度大小关系为：

 

．

Answer 1

考点：无机物的推断

专题：推断题

分析：A是一种常见的液态化合物，J为淡黄色固体，二者相互反应生成F与单质D，F的焰色反应为黄色，说明含有Na元素，该反应是过氧化钠与水的反应，可推知A为H₂O、J为Na₂O₂，F为NaOH，D为O₂．水与H反应生成氧气与E，E对玻璃具有很强的腐蚀性，可推知H为Cl₂、E为HCl．G、K是碳素钢中的两种重要元素，其中K含量少，则G为Fe，K为C，碳与水反应生成单质C与化合物I，则C为H₂、I为CO，Fe与水反应生成化合物B与氢气，则B为Fe₃O₄，据此解答．

解答： 解：A是一种常见的液态化合物，J为淡黄色固体，二者相互反应生成F与单质D，F的焰色反应为黄色，说明含有Na元素，该反应是过氧化钠与水的反应，可推知A为H₂O、J为Na₂O₂，F为NaOH，D为O₂．水与H反应生成氧气与E，E对玻璃具有很强的腐蚀性，可推知H为Cl₂、E为HCl．G、K是碳素钢中的两种重要元素，其中K含量少，则G为Fe，K为C，碳与水反应生成单质C与化合物I，则C为H₂、I为CO，Fe与水反应生成化合物B与氢气，则B为Fe₃O₄，
（1）化合物E为HF，F原子与H原子之间形成1对共用电子对，其电子式为，故答案为：；
（2）A与J反应的化学反应方程式为：2H₂O+2Na₂O₂=4NaOH+O₂↑，故答案为：2H₂O+2Na₂O₂=4NaOH+O₂↑；
（3）B为Fe₃O₄，与足量稀硝酸反应时，生成Fe（NO₃）₃与NO，令生成Fe（NO₃）₃为xmol，当参加反应的硝酸为2mol，则生成NO为（2-3x）mol，根据电子转移守恒可知：xmol×（3-

8

3

）=（2-3x）mol×（5-2），解得x=

9

14

，故反应中转移电子的物质的量为（2-

9

14

×3 ）mol×（5-2）=0.21mol，
故答案为：0.21；
（4）①以Pt为电极，由CO、氧气以及NaOH的溶液组成原电池，CO发生氧化反应，在负极失去电子，碱性条件下生成碳酸根，则负极的反应式为：CO-2e^-+4OH^-=CO₃^2-+2H₂O，
故答案为：CO-2e^-+4OH^-=CO₃^2-+2H₂O；
②若用此电池电解500mL 5mol/L的氯化钠溶液一段时间，两极各收集标准状况下气体3.36L，则：
2NaCl+2H₂O

电解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑
               2mol      22.4L
               n（NaOH）   3.36L
所以，2mol：n（NaOH）=22.4L：3.36L，解得n（NaOH）=0.3mol，故c（NaOH）=

0.3mol

0.5L

=0.6mol/L，
故溶液中c（H⁺）=

10-14

0.6

mol/L，则溶液pH=-lg

10-14

0.6

=13.78，
溶液中剩余NaCl为0.5L×5mol/L-0.3mol=0.2mol，若往该电解后所得溶液中通入二氧化碳气体4.48L（标准状况），其物质的量=

4.48L

22.4L/mol

=0.2mol，n（NaOH）：（CO₂）=3：2，由于1：1＜n（NaOH）：（CO₂）：＜2：1，故生成碳酸钠、碳酸氢钠，令二者的物质的量分别为：amol、bmol，由Na元素、C元素守恒可得：a+b=0.2，2a+b=0.3，解得a=0.1、b=0.1，碳酸根、碳酸氢根水解，溶液呈碱性，碳酸根的水解程度大于碳酸氢根，故c（Cl^-）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-），溶液中钠离子浓度不变，其浓度最大，则所得溶液中各离子浓度大小关系为：c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺） 
故答案为：13.78；c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

点评：本题考查无机物推断，涉及Na、F、C、Fe元素单质化合物性质以及常用化学用语、氧化还原反应计算、原电池、电解原理、混合物计算、离子浓度比较等，（3）中利用Fe的平均化合价，简化计算，（4）中离子浓度比较为易错点，学生容易忽略剩余的NaCl．