Question

已知A、B、C是中學化學常見的三種化合物，它們之間有如下轉化關系：A

D

B

D

C
（1）若A、B、C的焰色反應均呈黃色，且其水溶液均顯堿性，則A、B、C中的陽離子的結構示意圖為

 

，D的結構式為

 

．
（2）若A、B、C三種物質含有同一元素X，且B具有兩性，則：
①A→C反應的離子方程式為

 

；
②已知1g X的單質與MnO₂完全反應，放出a kJ熱量，寫出該反應的熱化學方程式

 

；
③工業上常向含X的氧化物的礦石中加入焦炭后與Cl₂反應制X的氯化物，可表示為X₂O₃+C+Cl₂

△

XCl₃+M↑，設計實驗確定氣體M的成分

 

．
（3）若A、C是廚房常用的調味品，則
①A→B的反應方程式為

 

；
②某同學設計了一個以A物質為燃料的電池，并用該電池電解200mL一定濃度NaCl與CuSO₄混合溶液，其裝置如圖1：寫出ⅰ中A物質參與的電極反應式

 

；理論上ⅱ中兩極所得氣體的體積隨時間變化的關系如坐標圖2所示（氣體體積已換算成標準狀況下的體積），在t₂時所得溶液的pH約為

 

．

Answer 1

考點：無機物的推斷,原電池和電解池的工作原理

專題：推斷題,電化學專題

分析：（1）若A、B、C的焰色反應均呈黃色，且其水溶液均顯堿性，A、B、C是中學化學常見的三種化合物，由轉化關系可知A為NaOH，B為Na₂CO₃，C為NaHCO₃，D為CO₂；
（2）若A、B、C三種物質含有同一元素X，且B具有兩性，B應為Al（OH）₃，X為Al，A→C反應可能為Al³⁺→[Al（OH）₄]^-或[Al（OH）₄]^-→Al³⁺；
（3）若A、C是廚房常用的調味品，應分別為CH₃CH₂OH、CH₃COOH．

解答： 解：（1）若A、B、C的焰色反應均呈黃色，且其水溶液均顯堿性，A、B、C是中學化學常見的三種化合物，由轉化關系可知A為NaOH，B為Na₂CO₃，C為NaHCO₃，D為CO₂，則A、B、C中的陽離子的結構示意圖為，二氧化碳的結構式為O=C=O，
故答案為：； O=C=O；
（2）若A、B、C三種物質含有同一元素X，且B具有兩性，B應為Al（OH）₃，X為Al，A→C反應可能為Al³⁺→[Al（OH）₄]^-或[Al（OH）₄]^-→Al³⁺，
①A→C反應的離子方程式為Al³⁺+4OH^-=[Al（OH）₄]^-或[Al（OH）₄]^-+4H⁺=Al³⁺+4H₂O，
故答案為：Al³⁺+4OH^-=[Al（OH）₄]^-或[Al（OH）₄]^-+4H⁺=Al³⁺+4H₂O；
②已知1g Al的單質與MnO₂完全反應，放出a kJ熱量，反應的方程式為4Al（s）+3MnO₂（s）=2Al₂O₃（s）+3Mn（s），則放出的熱量為4×27×akJ=108kJ，
寫出該反應的熱化學方程式為4Al（s）+3MnO₂（s）=2Al₂O₃（s）+3Mn（s）△H=-108 a kJ?mol^-1，
故答案為：4Al（s）+3MnO₂（s）=2Al₂O₃（s）+3Mn（s）△H=-108 a kJ?mol^-1；
③工業上常向含X的氧化物的礦石中加入焦炭后與Cl₂反應制X的氯化物，可表示為X₂O₃+C+Cl₂

△

XCl₃+M↑，M可能為CO₂或CO，檢驗CO₂，可用澄清石灰水，用灼熱的CuO粉末檢驗CO，
故答案為：將生成氣體依次通過澄清石灰水、灼熱的CuO粉末，如溶液變渾濁，則X中存在CO₂，如黑色CuO粉末變成紅色粉末，則X中存在CO；
（3）若A、C是廚房常用的調味品，應分別為CH₃CH₂OH、CH₃COOH，
①A→B的反應方程式為2CH₃CH₂OH+O₂

Cu

△

2CH₃CHO+2H₂O，
故答案為：2CH₃CH₂OH+O₂

Cu

△

2CH₃CHO+2H₂O；
②乙醇燃料電池中，乙醇被氧化，電極方程式為2CH₃CH₂OH+O₂

Cu

△

2CH₃CHO+2H₂O，
ii中石墨電極為陽極、鐵電極為陰極，開始Cl^-在陽極放電生成氯氣，陰極Cu²⁺放電生成Cu，故圖2中Ⅰ表示陰極產生的氣體，Ⅱ表示陽極產生的氣體，t₁前電極反應式為：陽極2Cl^--4e^-=Cl₂↑，t₁～t₂電極反應式為：陽極4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，t₂點后電極反應式為：陽極4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，所以在t₁后，石墨電極上的電極反應式為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
t₁～t₂電極反應式為：陽極4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，陰極2Cu²⁺+4e^-=2Cu，t₂點后電極反應式為：陽極4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，陰極4H⁺+4e^-=2H₂↑，所以t₁～t₂ 陽極上生成氧氣，t₁～t₂Ⅱ產生的氣體體積=0.336L-0.224L=0.112L，陽極上生成112mL氧氣需要n（OH^-）=

0.112L×4mol

22.4L

=0.02mol，水電離出等物質的量的氫離子和氫氧根離子，所以n（H⁺）=0.02mol，c（H⁺）=

0.02mol

0.2L

=0.1mol/L，所以溶液的pH=1，
故答案為：C₂H₅OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O； 1．

點評：本題綜合考查無機物的推斷，為高考常見題型，側重于學生的分析能力和計算能力的考查，注意把握相關物質的性質，把握電解的工作原理以及計算方法，難度 中等．