Question

17．A、B、C、D、E為中學化學常見的單質或化合物，相互轉化關系如圖1所示（部分產物略去）．

（1）若A是能使濕潤紅色石蕊試紙變藍的氣體；C、D均為空氣的主要成分；E是一種有毒氣體．
①C的電子式為．②寫出反應Ⅰ的化學方程式4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O．
③寫出反應Ⅱ的化學方程式2NO+2CO$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$N₂+2CO₂．
（2）若A是淡黃色化合物；常溫下D是無色氣體；C中含有的陰、陽離子均為10電子粒子．
①C中所含化學鍵的類型是離子鍵和共價鍵．
②寫出反應Ⅰ的化學方程式2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂．
（3）將（2）中一定量的氣體D通入2L C的溶液中，在所得溶液中逐滴加入稀鹽酸至過量，并將溶液加熱，產生的氣體與HCl物質的量的關系如圖2所示（忽略氣體的溶解和HCl的揮發）．
①O點溶液中所含溶質的化學式為NaOH、Na₂CO₃．
②a點溶液中各離子濃度由大到小的關系c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）＞c（CO₃^2-）．C溶液的物質的量濃度為2.5mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）A是能使濕的紅色石蕊試紙變藍的氣體，為NH₃；C、D均為空氣的主要成分，為N₂、O₂，由轉化關系A$\stackrel{D}{→}$B，故D為O₂，B為NO，C為N₂，E是一種有毒氣體，結合轉化關系NO$\stackrel{E}{→}$N₂，E具有還原性，為CO，驗證符合轉化關系；
（2）A是淡黃色化合物，常見淡黃色固體化合物是過氧化鈉和溴化銀，常溫下D是無色氣體，A能和D反應，所以A是過氧化鈉，D是二氧化碳，過氧化鈉和二氧化碳反應生成碳酸鈉和氧氣，B和E反應生成C，C中含有的陰、陽離子均為10電子粒子，C能和二氧化碳反應生成B，所以B是碳酸鈉，C是氫氧化鈉，E是強堿（如氫氧化鈣、氫氧化鋇），驗證符合轉化關系；
（3）將（2）中一定量的氣體D為二氧化碳，通入2L C的溶液中，C是氫氧化鈉，根據圖象可知，氯化氫的物質的量在前3mol時沒有氣體，后面再加2mol時產生的氣體，根據Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl、NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑知，Na₂CO₃轉化為NaHCO₃、NaHCO₃轉化為NaCl需要的HCl的物質的量相等，實際上Na₂CO₃需要的HCl大于NaHCO₃，所以溶液中還存在NaOH，所以二氧化碳通入氫氧化鈉溶液得到的溶液為氫氧化鈉和碳酸鈉的混合物，氯化氫的物質的量在前3mol時發生的反應為Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl、NaOH+HCl=H₂O+NaCl，在后2mol時發生的反應為NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，據此進行計算．

解答 解：（1）A是能使濕的紅色石蕊試紙變藍的氣體，為NH₃；C、D均為空氣的主要成分，為N₂、O₂，由轉化關系A$\stackrel{D}{→}$B，故D為O₂，B為NO，C為N₂，E是一種有毒氣體，結合轉化關系NO$\stackrel{E}{→}$N₂，E具有還原性，為CO，驗證符合轉化關系；
①C為N₂，電子式為，
故答案為：；
②故加熱、催化劑條件下，氨氣和氧氣反應生成一氧化氮和水，反應方程式為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O；
故答案為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O；
③催化劑條件下，一氧化氮和一氧化碳反應生成二氧化碳和氮氣，反應方程式為：2NO+2CO$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$N₂+2CO₂；
故答案為：2NO+2CO$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$N₂+2CO₂；
（2）A是淡黃色化合物，常見淡黃色固體化合物是過氧化鈉和溴化銀，常溫下D是無色氣體，A能和D反應，所以A是過氧化鈉，D是二氧化碳，過氧化鈉和二氧化碳反應生成碳酸鈉和氧氣，B和E反應生成C，C中含有的陰、陽離子均為10電子粒子，C能和二氧化碳反應生成B，所以B是碳酸鈉，C是氫氧化鈉，E是強堿（如氫氧化鈣、氫氧化鋇），驗證符合轉化關系．
①C是氫氧化鈉，C中所含化學鍵的類型是離子鍵和共價鍵，
故答案為：離子鍵和共價鍵；
②過氧化鈉和二氧化碳反應生成碳酸鈉和氧氣，反應方程式為：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂；
故答案為：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂；
（3）將（2）中一定量的氣體D為二氧化碳，通入2L C的溶液中，C是氫氧化鈉，根據圖象可知，氯化氫的物質的量在前3mol時沒有氣體，后面再加2mol時產生的氣體，根據Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl、NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑知，Na₂CO₃轉化為NaHCO₃、NaHCO₃轉化為NaCl需要的HCl的物質的量相等，實際上Na₂CO₃需要的HCl大于NaHCO₃，所以溶液中還存在NaOH，所以二氧化碳通入氫氧化鈉溶液得到的溶液為氫氧化鈉和碳酸鈉的混合物，氯化氫的物質的量在前3mol時發生的反應為Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl、NaOH+HCl=H₂O+NaCl，在后2mol時發生的反應為NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，
①根據上面的分析可知，O點溶液中所含溶質的化學式為 NaOH、Na₂CO₃，
故答案為：NaOH、Na₂CO₃；
②根據上面的分析可知，a點時溶液中的溶質是NaHCO₃和NaCl，氯化鈉為強堿強酸鹽，鈉離子和氯離子不水解，NaHCO₃為強堿弱酸酸式鹽，其溶液呈堿性，則c（OH^-）＞c（H⁺），碳酸氫根離子水解程度大于電離程度，碳酸氫根離子電離生成碳酸根離子，水和碳酸氫根離子都電離生成氫離子，所以c（H⁺）＞c（CO₃^2-），根據元素守恒知c（Na⁺）＞c（Cl^-），根據圖象知，NaOH需要HCl和碳酸鈉需要HCl的物質的量之比為1：2，根據原子守恒知，生成氯化鈉的物質的量和碳酸氫鈉的物質的量之比為3：2，根據元素守恒知，溶液中離子濃度大小順序是c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）＞c（CO₃^2-），當氯化氫的物質的量為5mol時，溶液中的溶質為氯化鈉，根元素守恒可知，原溶液中的氫氧化鈉的物質的量為5mol，所以氫氧化鈉溶液的物質的量溶液為$\frac{5mol}{2L}$=2.5mol/l，
故答案為：c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）＞c（CO₃^2-）；2.5．

點評 本題以元素化合物的推斷為載體考查了元素化合物的性質，同時考查學生分析問題、解決問題的能力，明確物質的性質是解本題的關鍵，難度不大．