Question

9．已知两种常见金属A（地壳中含量第二的金属）、B（红色金属）分别与两种酸X、Y发生反应，其转化关系如图1所示，其中D为红棕色气体．
回答以下问题：

（1）D为大气污染物，产生的环境污染有化学烟雾、酸雨（列举两个）．
（2）G溶液蒸发、冷却结晶所得产物的俗名是胆矾或蓝矾．
（3）反应②的化学方程式为Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O：
（4）反应③的离子反应方程式为SO₂+NO₂+H₂O=2H⁺+SO₄^2-+NO；
（5）6.4gB与过量X溶液（8mol/L、60mL）充分反应后，生成的还原产物有C、D，反应后溶液中所含X为n mol，此时溶液中所含X的阴离子的物质的量为n+0.2mol．
（6）常温下A与Y的稀溶液能发生反应生成盐W，关于固体W的转化关系如图2所示（无关物质已略去）．其中N是红棕色的化合物．
①M由两种化合物组成，其中含有F；将M通入BaCl₂溶液，实验现象是产生白色沉淀．
②若经反应I得到16g固体N，产生的气体M恰好被0.3L 1mol•L^-1NaOH溶液完全吸收得溶液1，则反应IV中发生反应的离子方程式是2Fe³⁺+HSO₃^-+H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+3H⁺．

Answer 1

分析 图1已知两种常见金属A（地壳中含量第二的金属）为Fe，B（红色金属）为Cu，分别与两种酸X、Y发生反应，其转化关系如图1所示，其中D为红棕色气体为NO₂，则C为NO，故X为硝酸，Y为浓硫酸，E为铁的硝酸盐，F为SO₂，G为硫酸铜，
（1）D为大气污染物，为二氧化氮形成光化学烟雾、酸雨等；
（2）G溶液蒸发、冷却结晶所得产物为硫酸铜晶体；
（3）反应②是铜和浓硫酸加热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水；
（4）反应③是二氧化硫和二氧化氮水溶液中反应生成硫酸和一氧化氮；
（5）铜与过量的硝酸，反应后溶液中所含H⁺离子为n mol，说明溶液为Cu（N0₃）₂与HN0₃的混合溶液，溶液中n（N0₃^-）=n（H⁺）+2n（Cu²⁺），据此计算；
（6）常温下A与Y的稀溶液能发生反应生成盐W为硝酸盐，关于固体W的转化关系如图2所示（无关物质已略去），W固体加热分解生成气体和固体N，其中N是红棕色的化合物，从颜色可看出是Fe₂O₃，气体和氢氧化钠溶液反应生成盐溶液1，和稀硫酸反应生成硫酸铁，硫酸铁和溶液1反应生成W的溶液，是氧化还原反应，判断溶液1中一定含亚硫酸钠，反应生成的含W溶液是硫酸亚铁溶液，则已经氧化还原反应单质守恒分析W固体分解生成氧化铁、二氧化硫和三氧化硫，
①上述分析可知M由两种化合物组成，其中含有F为SO₂，另一种为SO₃，将M通入BaCl₂溶液，三氧化硫反应生成硫酸钡沉淀；
②经反应I得到16g固体N，N为Fe₂O₃，为0.1mol，产生的气体X，气体X为SO₂、SO₃，由方程式知它们各为0.1mol，恰好被0.3L 1mol/L NaOH溶液完全吸收，NaOH为0.3mol，与SO₂、SO₃恰好反应，NaOH+SO₂═NaHSO₃，2NaOH+SO₃═Na₂SO₄+H₂O，由方程式知生成NaHSO₃、Na₂SO₄均为0.1mol，则反应IV中NaHSO₃与Fe₂（SO₄）₃溶液发生氧化还原反应．

解答 解：图1已知两种常见金属A（地壳中含量第二的金属）为Fe，B（红色金属）为Cu，分别与两种酸X、Y发生反应，其转化关系如图1所示，其中D为红棕色气体为NO₂，则C为NO，故X为硝酸，Y为浓硫酸，E为铁的硝酸盐，F为SO₂，G为硫酸铜，
（1）D为大气污染物，为二氧化氮形成光化学烟雾、酸雨等，故答案为：化学烟雾、酸雨；
（2）G溶液蒸发、冷却结晶所得产物为硫酸铜晶体，名称为胆矾或蓝矾，故答案为：胆矾或蓝矾；
（3）反应②是铜和浓硫酸加热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，反应的化学方程式为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（4）反应③是二氧化硫和二氧化氮水溶液中反应生成硫酸和一氧化氮，反应的离子方程式为：SO₂+NO₂+H₂O=2H⁺+SO₄^2-+NO，
故答案为：SO₂+NO₂+H₂O=2H⁺+SO₄^2-+NO；
（5）6.4g铜的物质的量为$\frac{6.4g}{64g/mol}$=0.1mol．
铜与过量的硝酸，反应后溶液中所含H⁺离子为n mol，说明溶液为Cu（N0₃）₂与HN0₃的混合溶液．
根据电荷守恒溶液中n（N0₃^-）=n（H⁺）+2n（Cu²⁺）=nmol+0.1mol×2=（n+0.2）mol，
故答案为：n+0.2；
（6）常温下A与Y的稀溶液能发生反应生成盐W为硝酸盐，关于固体W的转化关系如图2所示（无关物质已略去），W固体加热分解生成气体和固体N，其中N是红棕色的化合物，从颜色可看出是Fe₂O₃，气体和氢氧化钠溶液反应生成盐溶液1，和稀硫酸反应生成硫酸铁，硫酸铁和溶液1反应生成W的溶液，是氧化还原反应，判断溶液1中一定含亚硫酸钠，反应生成的含W溶液是硫酸亚铁溶液，则已经氧化还原反应单质守恒分析W固体分解生成氧化铁、二氧化硫和三氧化硫，
①上述分析可知M由两种化合物组成，其中含有F为SO₂，另一种为SO₃，将M通入BaCl₂溶液，三氧化硫反应生成硫酸钡沉淀，
故答案为：产生白色沉淀；
②经反应I得到16g固体N，N为Fe₂O₃，为0.1mol，产生的气体X，气体X为SO₂、SO₃，由方程式知它们各为0.1mol，恰好被0.3L 1mol/L NaOH溶液完全吸收，NaOH为0.3mol，与SO₂、SO₃恰好反应，NaOH+SO₂═NaHSO₃，2NaOH+SO₃═Na₂SO₄+H₂O，由方程式知生成NaHSO₃、Na₂SO₄均为0.1mol，则反应IV中NaHSO₃与Fe₂（SO₄）₃溶液发生氧化还原反应，反应的离子方程式为：2Fe³⁺+HSO₃^-+H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+3H⁺，
故答案为：2Fe³⁺+HSO₃^-+H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+3H⁺；

点评 本题考查氧化还原反应的计算，题目难度较大，本题不宜采取常规方法计算，判断溶液组成是关键，利用电荷守恒与原子守恒解答．