Question

4．甲、乙、丙是都含有同一种元素的不同物质，转化关系如图：

（1）若甲是CO₂．
①常用于泡沫灭火器的是丙（填“乙”或“丙”，下同）；
②浓度均为0.01mol•L^-1的乙溶液和丙溶液中，水的电离程度较大的是乙
（2）若甲是Al．
①Al的原子结构示意图为；
②当n（Al）：n（NaOH）：n（H₂SO₄）=1：1：2时，丙的化学式是Al₂（SO₄）₃；
（3）若甲是Cl₂．
①甲转化为乙的离子方程式是Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；
②已知：TiO₂（s）+2Cl₂ （g）+2C（s）=TiCl₄（l）+2CO（g）△H=-81kJ•mol^-1
2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221kJ•mol^-1写出TiO₂和Cl₂反应生成TiCl₄和O₂的热化学方程式：TiO₂（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（l）+O₂（g）△H=+140kJ•mol^-1．
③常温下，将a mol•L^-1乙溶液和0.01mol•L^-1H₂SO₄溶液等体积混合生成丙，溶液呈中性，则丙的电离平衡常数K_a==（$\frac{a}{2}$-0.01）×10^-5mol•L^-1（用含a的代数式表示）．

Answer 1

分析 甲、乙、丙是都含有同一种元素的不同物质，
（1）若甲是CO₂，根据各物质转化关系，二氧化碳与氢氧化钠反应生成乙为Na₂CO₃，Na₂CO₃与硫酸反应生成丙为NaHCO₃；
（2）若甲是Al，根据各物质转化关系，Al与氢氧化钠反应生成乙为NaAlO₂，NaAlO₂与硫酸按1：2反应生成丙为Al₂（SO₄）₃；
（3）若甲是Cl₂，根据各物质转化关系，Cl₂与氢氧化钠反应生成乙为NaClO，NaClO与硫酸反应生成丙为HClO；根据盖斯定律可知，将反应①TiO₂（s）+2Cl₂ （g）+2C（s）=TiCl₄（l）+2CO（g）△H=-81kJ•mol^-1和反应②2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221kJ•mol^-1相减可得TiO₂和Cl₂反应生成TiCl₄和O₂的热化学方程式；根据K_a=$\frac{c（{H}^{+}）•c（C{lO}^{-}）}{c（HClO）}$计算电离平衡常数；

解答 解：甲、乙、丙是都含有同一种元素的不同物质，
（1）若甲是CO₂，根据各物质转化关系，二氧化碳与氢氧化钠反应生成乙为Na₂CO₃，Na₂CO₃与硫酸反应生成丙为NaHCO₃；
①常用于泡沫灭火器的是NaHCO₃，
故答案为：丙；
②由于等浓度的Na₂CO₃的水解程度大于NaHCO₃，所以Na₂CO₃溶液中水的电离程度大于NaHCO₃，
故答案为：乙；
（2）若甲是Al，根据各物质转化关系，Al与氢氧化钠反应生成乙为NaAlO₂，NaAlO₂与硫酸按1：2反应生成丙为Al₂（SO₄）₃，
①Al的原子结构示意图为，
故答案为：；
②根据上面的分析可知，丙的化学式为Al₂（SO₄）₃，
故答案为：Al₂（SO₄）₃；
（3）若甲是Cl₂，根据各物质转化关系，Cl₂与氢氧化钠反应生成乙为NaClO，NaClO与硫酸反应生成丙为HClO，
①甲转化为乙的离子方程式是Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，
故答案为：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；
②根据盖斯定律可知，将反应①TiO₂（s）+2Cl₂ （g）+2C（s）=TiCl₄（l）+2CO（g）△H=-81kJ•mol^-1和反应②2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221kJ•mol^-1相减可得TiO₂和Cl₂反应生成TiCl₄和O₂的热化学方程式为TiO₂（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（l）+O₂（g）△H=+140 kJ•mol^-1，
故答案为：TiO₂（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（l）+O₂（g）△H=+140 kJ•mol^-1；
③将a mol•L^-1乙溶液和0.01mol•L^-1H₂SO₄溶液等体积混合生成丙，溶液呈中性，生成的c（HClO）≈0.01mol•L^-1 ，根据电荷守恒可知，c（ClO^-）=c（Na⁺）-2c（SO₄^2-）=$\frac{a-0.02}{2}$mol•L^-1 =，根据K_a=$\frac{c（{H}^{+}）•c（C{lO}^{-}）}{c（HClO）}$得K_a=$\frac{\frac{a-0.02}{2}×1{0}^{-7}}{0.01}$mol•L^-1=（$\frac{a}{2}$-0.01）×10^-5mol•L^-1，
故答案为：=（$\frac{a}{2}$-0.01）×10^-5mol•L^-1；

点评 本题主要考查了非金属元素的性质，中等难度，解题时要注意充分运用常见非金属元素及其化合物的性质．