Question

12．甲、乙、丙、丁、戊是由四種短周期元素中的兩種或三種組成的5種化合物，其中乙、丙、戊均由兩種元素組成，丙是導致溫室效應的主要氣體，戊是天然氣的主要成分，乙和丁都既能與酸反應，又能與強堿溶液反應．上述5種化合物涉及的四種元素的原子序數之和等于28；甲由一種金屬元素和兩種非金屬元素組成，其原子個數比為1：3：9，所含原子總數等于其組成中金屬元素的原子序數．它們之間的反應關系如圖：

請回答下列問題：
（1）物質甲的化學式是Al（CH₃）₃，物質乙的一種用途是高溫耐火材料或冶煉金屬鋁．
（2）甲與足量H₂O溶液反應的化學方程式為Al（CH₃）₃+3H₂O═Al（OH）₃↓+3CH₄↑．
（3）將過量的丙通入某種物質的水溶液中可以生成丁，該反應的離子方程式為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（4）乙溶于某強堿溶液的離子方程式為Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O．
（5）在200mL 1.5mol•L^-1NaOH溶液中通入標準狀況下4.48L丙氣體，完全反應后所得溶液中，各種離子濃度由大到小的順序是c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．
（6）丁是一種難溶物質，其溶度積常數為1.25×10^-33．將0.01mol丁投入1L某濃度的鹽酸中，為使丁完全溶解得到澄清透明溶液，則鹽酸的濃度至少應為3.02×10^-2mol/L（體積變化忽略不計，結果保留三位有效數字）．

Answer 1

分析 甲、乙、丙、丁、戊是由四種短周期元素中的兩種或三種組成的5種化合物，其中乙、丙、戊均由兩種元素組成，丙是導致溫室效應的主要氣體，丙為CO₂，戊是天然氣的主要成分，戊為CH₄，乙和丁都既能與酸反應，又能與強堿溶液反應，應為兩性化合物，丁為白色膠狀物，所以丁為Al（OH）₃，乙為Al₂O₃，甲由一種金屬元素和兩種非金屬元素組成，其原子個數比為1：3：9，所含原子總數等于其組成中金屬元素的原子序數，根據轉化關系，甲與水反應生成氫氧化鋁和甲烷，所以甲為Al（CH₃）₃，上述5種化合物涉及的四種元素的原子序數之和等于28，符合轉化關系，據此答題．

解答 解：甲、乙、丙、丁、戊是由四種短周期元素中的兩種或三種組成的5種化合物，其中乙、丙、戊均由兩種元素組成，丙是導致溫室效應的主要氣體，丙為CO₂，戊是天然氣的主要成分，戊為CH₄，乙和丁都既能與酸反應，又能與強堿溶液反應，應為兩性化合物，丁為白色膠狀物，所以丁為Al（OH）₃，乙為Al₂O₃，甲由一種金屬元素和兩種非金屬元素組成，其原子個數比為1：3：9，所含原子總數等于其組成中金屬元素的原子序數，根據轉化關系，甲與水反應生成氫氧化鋁和甲烷，所以甲為Al（CH₃）₃，上述5種化合物涉及的四種元素的原子序數之和等于28，符合轉化關系，
（1）根據上面的分析可知，甲為Al（CH₃）₃，乙為Al₂O₃，熔點高，可用于高溫耐火材料或冶煉金屬鋁，
故答案為：Al（CH₃）₃；高溫耐火材料或冶煉金屬鋁；
（2）Al（CH₃）₃與足量H₂O溶液反應生成Al（OH）₃和甲烷，反應的化學方程式Al（CH₃）₃+3H₂O═Al（OH）₃↓+3CH₄↑，
故答案為：Al（CH₃）₃+3H₂O═Al（OH）₃↓+3CH₄↑；
（3）將過量的NaAlO₂通入某種物質的水溶液中可以生成Al（OH）₃，應通入二氧化碳，反應的離子方程式為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（4）乙為Al₂O₃，乙溶于某強堿溶液生成偏鋁根離子，反應的離子方程式為Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O，
故答案為：Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O；
（5）4.48L CO₂通入到200mL 1.5mol/LNaOH溶液中，二氧化碳的物質的量=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，氫氧化鈉的物質的量1.5mol/L×0.2L=0.3mol，
當1＜n（NaOH）：n（CO₂）＜2時，生成物是碳酸鈉和碳酸氫鈉，
根據二氧化碳和氫氧化鈉物質的量之間的關系得方程式為2CO₂+3NaOH=Na₂CO₃+NaHCO₃+H₂O，根據方程式知，碳酸鈉和碳酸氫鈉的物質的量相等，碳酸根離子和碳酸氫根離子水解而使溶液呈堿性，則c（OH^-）＞c（H⁺），碳酸根離子的水解能力大于碳酸氫根離子，所以c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-），鈉離子不水解，離子濃度最大，所以離子濃度大小順序是c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（6）Al（OH）₃是一種難溶物質，其溶度積常數為1.25×10^-33．將0.01mol Al（OH）₃投入1L某濃度的鹽酸中，則至少需要0.03mol，為使Al（OH）₃完全溶解得到澄清透明溶液，反應后c（OH^-）=$\root{3}{\frac{1.25×10{\;}^{-33}}{0.01}}$mol/L=0.5×10^-10mol/L，則c（H⁺）=2×10^-4mol/L，所以需要鹽酸的濃度為3.02×10^-2mol/L，
故答案為：3.02×10^-2mol/L．

點評 本題考查無機物的推斷，為高頻考點和常見題型，側重于學生的分析、計算能力的考查，主要把握常見物質的性質、用途和反應特征，為解答該類題目的關鍵，難度中等．