Question

14．V、W、X、Y、Z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W、X、Z均由两种元素组成，X是导致温室效应的主要气体，Z是天然气的主要成分，Y、W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； V 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：

（1）写出W物质的一种用途高温耐火材料或冶炼金属铝
（2）写出V与足量NaOH溶液反应的化学方程式Al（CH₃）₃+NaOH+H₂O=NaAlO₂+3CH₄↑
（3）将过量的X通人某种物质的水溶液中可以生成Y，该反应的离子方程式为AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-
（4）4 g Z完全燃烧生成X和液态水放出222.5kJ的热量热，请写出表示Z燃烧热的热化学方程式CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890KJ/mol     
（5）在200 mL 1.5 mol•L^-1NaOH溶液中通入标准状况下4.48 L X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）Y是一种难溶物质，其溶度积常数为1.25×10^-23． 将0.01 ml Y投人1L某浓度的盐酸中，为使Y完全溶解得到澄淸透明溶液，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 X是导致温室效应的主要气体，应为CO₂，Z是天然气的主要成分，应为CH₄，Y、W都既能与酸反应，又能与强碱溶液反应，应为两性化合物，由转化关系可知Y为Al（OH）₃，W为Al₂O₃，则V中含有C、Al、H元素，原子个数比为1：3：9，应为Al（CH₃）₃，
（1）W为Al₂O₃，熔点高，可用于高温耐火材料或冶炼金属铝；
（2）VAl（CH₃）₃，与足量NaOH溶液反应生成和甲烷；
（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；
（4）4g甲烷为0.25mol，0.25mol甲烷完全燃烧生成液态水时放出222.5KJ热量，1mol甲烷反应燃烧反应放热$\frac{222.5}{0.25}$=890KJ；
（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，方程式为2CO₂+3NaOH=Na₂CO₃+NaHCO₃+H₂O，以此判断；
（6）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^-）=$\root{3}{\frac{1.25×1{0}^{-33}}{0.01}}$mol/L=0.5×10^-10mol/L，则c（H⁺）=2×10^-4mol/L．

解答 解：X是导致温室效应的主要气体，应为CO₂，Z是天然气的主要成分，应为CH₄，Y、W都既能与酸反应，又能与强碱溶液反应，应为两性化合物，由转化关系可知Y为Al（OH）₃，W为Al₂O₃，则V中含有C、Al、H元素，原子个数比为1：3：9，应为Al（CH₃）₃，
（1）W为Al₂O₃，熔点高，可用于高温耐火材料或冶炼金属铝，故答案为：高温耐火材料或冶炼金属铝；
（2）VAl（CH₃）₃，与足量NaOH溶液反应生成和甲烷，反应的化学方程式Al（CH₃）₃+NaOH+H₂O=NaAlO₂+3CH₄↑，
故答案为：Al（CH₃）₃+NaOH+H₂O=NaAlO₂+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）4g甲烷为0.25mol，0.25mol甲烷完全燃烧生成液态水时放出222.5KJ热量，1mol甲烷反应燃烧反应放热$\frac{222.5}{0.25}$=890KJ，反应的热化学方程式为：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890KJ/mol；
故答案为：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890KJ/mol；
（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^-）=$\root{3}{\frac{1.25×1{0}^{-33}}{0.01}}$mol/L=0.5×10^-10mol/L，则c（H⁺）=2×10^-4mol/L，盐酸溶液的体积为1L，所以需要盐酸的浓度为0.03mol/L+2×10^-4mol/L=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，注意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，题目难度中等．