题目内容

【题目】储氢材料甲由X、Y、Z三种短周期元素组成,Z元素的最外层电子数是X与Y元素最外层电子数之和的1.5倍。为确定甲的组成,进行了如下实验:

①称取5.4g甲固体,加热到250℃时,完全反应后,放出标准状况下3.36 L单质气体乙,同时得到两种固体,其中一种为二元化合物。

②冷却后,向①反应后的固体混合物中加入足量的蒸馏水,充分反应后,又放出标准状况下5.6L单质气体乙,同时得到澄清溶液丙。

请回答:

(1)乙的电子式___。

(2)甲的化学式__。

(3)写出生成溶液丙的化学反应方程式___。

(4)设计实验方案检验溶液丙中的溶质成分___。

【答案】H∶H NaAlH4 2NaH+2Al+4H2O=2NaAlO2+5H2↑ 用洁净的铂丝蘸取丙溶液进行焰色反应,显黄色,证明含Na+;另取少量丙溶液于试管中,逐滴滴加稀盐酸,若出现白色沉淀,继而沉淀消失,则含有AlO2-

【解析】

常见的储氢材料是金属氢化物,加热到250℃时,完全反应后,放出标准状况下3.36 L单质气体乙,气体乙是氢气,所以一定含有H元素;短周期元素中化合价最高的金属元素是+3价Al元素,Z元素的最外层电子数是X与Y元素最外层电子数之和的1.5倍,故Z是

Al元素,则另一种金属元素化合价为+1,反应②得到澄清溶液丙,说明另一种金属元素一定为钠。

(1)常见的储氢材料是金属氢化物,加热到250℃时,完全反应后,放出标准状况下3.36 L单质气体乙,所以一定含有H元素,气体乙是氢气,电子式为H∶H。

(2)①②共生成标准状况下的氢气8.96L÷22.4L/mol=0.4mol,根据得失电子守恒,5.4g甲固体含有0.4molH原子;设5.4g甲固体含有Al元素xmol、Na元素ymol,则 ,解得y=0.1、x=0.1, n(Na):n(Al):n(H)=0.1:0.1:0.4=1:1:4,甲的化学式是NaAlH4;

(3)钠的活泼性大于铝,反应①生成的固体是NaH和Al,NaH与水反应生成氢氧化钠和氢气,氢氧化钠与铝反应生成偏铝酸钠和氢气,总反应方程式是2NaH+2Al+4H2O=2NaAlO2+5H2↑。

(4)AlO2-与少量盐酸反应先生成氢氧化铝沉淀,氢氧化铝与盐酸反应生成铝离子,Na+的焰色反应呈黄色;检验溶液丙中的溶质成分的方法是:用洁净的铂丝蘸取丙溶液进行焰色反应,显黄色,证明含Na+;另取少量丙溶液于试管中,逐滴滴加稀盐酸,若出现白色沉淀,继而沉淀消失,则含有AlO2-。

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请回答下列问题:

(1)流程中“反应”的实验装置如下图所示:

①反应时需控制在95℃进行,控制反应温度的适宜方法是____________________。

②反应产生的气体需要净化处理,请从下图中选择合适的装置__________(填字母代号)。

(2)实验中得到的粗硼酸还需要重结晶进行提纯,重结晶得到的母液可以在下一次重结晶时重复使用,但达到一定次数后必须净化处理,原因是______________________。

(3)实验时若被强碱溅到,先用大量水冲洗,水洗后再涂上硼酸溶液,写出有关离子方程式:____________。

(4)滴定硼酸时不能直接滴定,因为硼酸是很弱的酸,Ka=5.7×10-10。滴定前,须先将硼酸与甘油作用生成甘油硼酸,Ka=8.4×10-6,然后用酚酞作指示剂,再用NaOH标准溶液滴定。已知硼酸的摩尔质量为61.8 g·mol-1,滴定前称取3.00 g硼酸试样,配成250mL溶液,每次取25.00mL于锥形瓶中滴定,消耗0.200 0 mol·L-1 NaOH标准液的平均体积为20.00 mL。

①计算所得硼酸的纯度=__________。

②若用NaOH标准溶液直接滴定硼酸,则硼酸的纯度将__________(填字母代号)。

A.偏大 B.偏小 C.无影响 D.无法确定

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