Question

X、Y、Z、W四种化合物均由原子序数小于18的元素组成，其中X含有四种元素，X、Y、Z的焰色反应均为黄色，W为无色无味气体．这四种化合物具有如图1所示转化关系（部分反应物、产物及反应条件已略去）．请回答：

（1）W的化学式是

 

．
（2）X与Y在溶液中反应的离子方程式是

 

．
（3）某实验小组利用如图2所示装置（夹持固定装置已略去）进行实验，装置Ⅰ中为X，装置Ⅲ中产生白色沉淀，装置V中可收集到一种无色气体．
①装置Ⅰ中反应的化学方程式是

 

，
装置Ⅱ中反应的化学方程式是

 

．
②用X含有的四种元素中的两种组成的某化合物，在催化剂存在下制备并收集纯净干燥的装置V中气体，该化合物的化学式是

 

，所需仪器装置是

 

（从上图选择必要装置，填写编号）．
（4）饮用水中的硝酸钠对人类健康会产生危害．某饮用水研究人员提出，在烧碱溶液中用铝粉将NO₃^-还原为N₂，其化学方程式为：

 

．

Answer 1

考点：位置结构性质的相互关系应用,无机物的推断

专题：推断题,元素周期律与元素周期表专题

分析：（1）化合物X、Y、Z的焰色反应均为黄色，说明三者均为钠元素的化合物．X含有四种元素，在加热条件下能生成Z，这四种化合物均为短周期元素组成，且W为无色无味的气体，可推出X为NaHCO₃，Y为NaOH，Z为Na₂CO₃，W为CO₂；
（2）氢氧化钠与碳酸氢钠反应生成碳酸钠与水；
（3）①装置Ⅰ是碳酸氢钠与硫酸反应生成硫酸钠、二氧化碳与水，装置Ⅲ中产生白色沉淀，置V中可收集到一种无色气体，应在装置Ⅱ中反应生成气体，为二氧化碳与过氧化钠反应生成氧气，装置Ⅲ除去氧气中混有的二氧化碳，装置Ⅳ为干燥氧气，装置Ⅴ中收集的气体是O₂；
②装置Ⅴ中收集的气体是O₂，O₂的制取也可以用H₂O₂ 在二氧化锰作催化剂条件下分解制得，据此解答．

解答： 解：X、Y、Z的焰色反应均为黄色，说明三者均为钠元素的化合物．X含有四种元素，在加热条件下能生成Z，这四种化合物均为短周期元素组成，且W为无色无味的气体，可推出X为NaHCO₃，Y为NaOH，Z为Na₂CO₃，W为CO₂，
（1）由以上分析可知W为CO₂，故答案为：CO₂；
（2）氢氧化钠与碳酸氢钠反应生成碳酸钠与水，反应离子方程式为：HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O，故答案为：HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O；
（3）①X所含的四种元素为：Na、H、C、O，利用元素之间组成的化合物，制备并收集纯净干燥的无色气体R．R由组成X的四种元素中的一种组成，为气体单质，装置Ⅲ中产生白色沉淀，则装置Ⅰ中反应生成CO₂，Z为NaHCO₃或Na₂CO₃固体，在装置Ⅱ中反应生成气体单质R，应为二氧化碳与过氧化钠反应生成氧气，装置Ⅲ除去氧气中混有的二氧化碳，装置Ⅳ为干燥氧气，装置Ⅴ中收集的气体是O₂，则：
装置Ⅰ中反应的化学方程式是：2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑，
装置Ⅱ中反应的化学方程式是：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，
故答案为：2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑；2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂；
②装置Ⅴ中收集的气体是O₂，O₂的制取也可以用2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑进行，将装置Ⅱ、Ⅲ去掉，分液漏斗中盛放H₂O₂，圆底烧瓶内盛放二氧化锰，所需仪器装置是Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ，
故答案为：H₂O₂；Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ；
（4）在烧碱溶液中用铝粉将NO₃^-还原为N₂，同时生成偏铝酸钠与水，反应方程式为：10Al+6NaNO₃+4NaOH=10NaAlO₂+3N₂↑+2H₂O，
故答案为：10Al+6NaNO₃+4NaOH=10NaAlO₂+3N₂↑+2H₂O．

点评：本题考查较为综合，涉及无机物的推断、气体的制备等，题目难度中等，注意碳酸钠、碳酸氢钠等物质的性质，把握常见气体的制备方法．