Question

1．某研究小组为了探究固体甲（二元化合物）和固体乙（无机矿物盐，含五种元素）的组成和性质，设计并完成了如下实验：

已知：向溶液1中连续滴加盐酸，先产生白色沉淀，后沉淀溶解；向溶液2中连续通入气体2，也是先产生白色沉淀，后沉淀溶解．请回答下列问题：
（1）甲的化学式是Al₄C₃，气体1分子的空间构型是正四面体．
（2）乙的化学式是BaCO₃•Cu（OH）₂或BaCu（OH）₂CO₃．
（3）加热条件下，气体1与固体2反应，可产生另外一种气体和一种固体，该反应的化学方程式为4CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu+CO₂+2H₂O或8CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu₂O+CO₂+2H₂O或3CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+CO+2H₂O或6CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu₂O+CO+2H₂O．
（4）足量气体2与溶液1反应的离子方程式为CO₂+AlO₂^-+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．有人认为，判断该反应的气体2是否过量较难，应对其中一种产物是“正盐”还是“酸式盐”进行检验，请设计实验证明这一产物的成分：取反应后的溶液少许于试管中，滴加过量的CaCl₂溶液，若出现白色沉淀，则产物中有正盐；过滤后，向滤液中滴加NaOH溶液，若又出现白色沉淀，则产物中有酸式盐．若二者都出现，为二者混合物（可选的试剂为：氨水、NaOH溶液、稀硫酸、CaCl₂溶液）．

Answer 1

分析 含氢量最高的烃为CH₄，则甲为碳化物，溶液1为钠盐溶液，向溶液1中连续滴加盐酸，先产生白色沉淀，后沉淀溶解，说明应含有Al元素，溶液1为NaAlO₂，气体2为CO₂，沉淀b为Al（OH）₃，则甲为Al₄C₃，乙加热生成液体a为H₂O，固体2加入盐酸溶液变为蓝色，应生成氯化铜，固体2为CuO，固体1应为氧化物，溶液2中连续通入二氧化碳，也是先产生白色沉淀，后沉淀溶解，说明固体1含有BaO，且m（BaO）=23.3g-8g=15.3g，n（BaO）=$\frac{15.3g}{153g/mol}$=0.1mol，n（CuO）=$\frac{8g}{80g/mol}$=0.1mol，乙含有Cu、Ba、H、C、O元素，为BaCO₃•Cu（OH）₂或BaCu（OH）₂CO₃，以此解答该题．

解答 解：含氢量最高的烃为CH₄，则甲为碳化物，溶液1为钠盐溶液，向溶液1中连续滴加盐酸，先产生白色沉淀，后沉淀溶解，说明应含有Al元素，溶液1为NaAlO₂，气体2为CO₂，沉淀b为Al（OH）₃，则甲为Al₄C₃，乙加热生成液体a为H₂O，固体2加入盐酸溶液变为蓝色，应生成氯化铜，固体2为CuO，固体1应为氧化物，溶液2中连续通入二氧化碳，也是先产生白色沉淀，后沉淀溶解，说明固体1含有BaO，且m（BaO）=23.3g-8g=15.3g，n（BaO）=$\frac{15.3g}{153g/mol}$=0.1mol，n（CuO）=$\frac{8g}{80g/mol}$=0.1mol，乙含有Cu、Ba、H、C、O元素，为BaCO₃•Cu（OH）₂或BaCu（OH）₂CO₃，
（1）由以上分析可知甲为Al₄C₃，气体1为甲烷，分子的空间构型是正四面体，故答案为：Al₄C₃；正四面体；
（2）乙含有Cu、Ba、H、C、O元素，为BaCO₃•Cu（OH）₂或BaCu（OH）₂CO₃，故答案为：BaCO₃•Cu（OH）₂或BaCu（OH）₂CO₃；
（3）加热条件下，甲烷与氧化铜反应，可产生另外一种气体和一种固体，该反应的化学方程式为4CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 4Cu+CO₂+2H₂O或8CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 4Cu₂O+CO₂+2H₂O或3CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 3Cu+CO+2H₂O  或  6CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 3Cu₂O+CO+2H₂O，
故答案为：4CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 4Cu+CO₂+2H₂O或8CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 4Cu₂O+CO₂+2H₂O或3CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 3Cu+CO+2H₂O  或  6CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 3Cu₂O+CO+2H₂O；
（4）足量气体2与溶液1反应的离子方程式为CO₂+AlO₂^-+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，检验产物是“正盐”还是“酸式盐”，可取反应后的溶液少许于试管中，滴加过量的CaCl₂溶液，若出现白色沉淀，则产物中有正盐；过滤后，向滤液中滴加NaOH溶液，若又出现白色沉淀，则产物中有酸式盐．若二者都出现，为二者混合物，
故答案为：CO₂+AlO₂^-+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；取反应后的溶液少许于试管中，滴加过量的CaCl₂溶液，若出现白色沉淀，则产物中有正盐；过滤后，向滤液中滴加NaOH溶液，若又出现白色沉淀，则产物中有酸式盐．若二者都出现，为二者混合物．

点评 本题考查物质成分确定，为高频考点，侧重考查学生分析推断能力，明确物质颜色、性质是解本题关键，难点是实验方案设计，要根据物质性质结合实验目的确定实验设计，同时考查学生思维缜密性、实验操作及实验设计能力，题目难度中等．