Question

18．A是单质，D是A单质所含元素的最高价氧化物的水化物，甲、乙、丙、丁四种化合物间除甲与丁、丙与乙外，两两均能发生中和反应．已知有如图转化关系（部分产物和反应条件已略去）：

试回答：
（l）写出B在工业生产中的一种用途：工业上制备Al（或作耐火材料），用化学方程式表示A物质在工业生产中的一种用途：2Al+Fe₃O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2AlO₂^-+2Fe．
（2）写出B转化为C的可能的离子方程式Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；Al₂O₃+2OH^-=AlO₂^-+H₂O．
（3）若C的溶液显酸性，用离子方程式表示其净水的原理Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃（胶体）+3H⁺．
（4）若C为钠盐，用含m mol C的溶液与1Lnmol/L的盐酸充分反应，已知$\frac{m}{n}$=$\frac{1}{2}$，则生成D的物质的量为$\frac{4m-n}{3}$mol．

Answer 1

分析 A是单质，与氧气反应生成B为氧化物，甲、乙、丙、丁四种化合物间除甲与丁、丙与乙外，两两均能发生中和反应，为酸与碱的反应，甲与丁为同类物质，丙与乙为同类物质，氧化物B能与酸或碱反应生成C，D是A单质所含元素的最高价氧化物的水化物，结合转化关系，可推知B为Al₂O₃，则A为Al、C为Al（OH）₃，
（1）氧化铝可以制备Al（或作耐火材料）等；
（2）B转化生成C为氧化铝与强碱或强酸的反应；
（3）若C的溶液显酸性，则C为铝盐，溶液中铝离子水解生成氢氧化铝胶体，可以净水；
（4）若C为钠盐，则甲为NaOH，C为NaAlO₂，根据 AlO₂^-+H₂O+H⁺=Al（OH）₃↓、Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O计算生成氢氧化铝的物质的量．

解答 解：A是单质，与氧气反应生成B为氧化物，甲、乙、丙、丁四种化合物间除甲与丁、丙与乙外，两两均能发生中和反应，为酸与碱的反应，甲与丁为同类物质，丙与乙为同类物质，氧化物B能与酸或碱反应生成C，D是A单质所含元素的最高价氧化物的水化物，结合转化关系，可推知B为Al₂O₃，则A为Al、C为Al（OH）₃，则：
（1）Al₂O₃在工业上制备Al（或作耐火材料），A物质在工业生产中的一种用途是铝热反应．可以利用放出的热量焊接钢轨，反应的化学方程式为：2Al+Fe₃O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2AlO₂^-+2Fe，
故答案为：工业上制备Al（或作耐火材料）； 2Al+Fe₃O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2AlO₂^-+2Fe；
（2）B转化生成C为氧化铝与强碱或强酸的反应，反应离子方程式为：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O 或Al₂O₃+2OH^-=AlO₂^-+H₂O，
故答案为：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O 或Al₂O₃+2OH^-=AlO₂^-+H₂O；
（3）若C的溶液显酸性，则C为铝盐，溶液中铝离子水解Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃（胶体）+3H⁺，生成氢氧化铝胶体，可以净水，
故答案为：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃（胶体）+3H⁺；
（4）若C为钠盐，则甲为NaOH，C为NaAlO₂，1L n mol•L^-1的盐酸中n（HCl）=n mol，由于n（NaAlO₂）：n（HCl）=1：2，故按AlO₂^-+H₂O+H⁺=Al（OH）₃↓反应，盐酸有剩余，能部分溶解氢氧化铝，则：
AlO₂^-+H₂O+H⁺=Al（OH）₃↓
m mol      m mol     m mol
剩余n（H⁺）=n mol-m mol=（n-m）mol
Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O
$\frac{n-m}{3}$mol （n-m）mol
故得到氢氧化铝沉淀为：m mol-$\frac{n-m}{3}$mol=$\frac{4m-n}{3}$mol，
故答案为：$\frac{4m-n}{3}$；

点评 本题考查无机物推断、盐类水解、根据方程式计算、原电池等，B是氧化物且能与酸、碱反应是推断突破口，题目难度中等．