Question

16．某物質M具有熱導率高、高溫下電絕緣性好、高溫下材料強度大、無毒等優異性能．經檢測，M中只含有兩種短周期元素．現取41g M溶于適量的NaOH溶液中恰好反應，得到無色溶液A和22.4L氣體B（氣體體積為標準狀況下測得），該氣體能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍．往反應后的溶液中逐滴加入鹽酸，可觀察到溶液先變渾濁后變澄清．
物質B有以下轉化關系：B$\stackrel{x}{→}$C$\stackrel{x}{→}$D$\stackrel{H_{2}O}{→}$E，E是一種強酸．將C和D的混合物溶解在接近零度的水中，即可得到一種弱酸F的水溶液．請回答下列問題：
（1）物質M的化學式為AlN．
（2）無色溶液A呈堿性，其原因是AlO₂^-+2H₂O?Al（OH）₃+OH^-（用離子方程式表示）．
（3）弱酸F是一種比碳酸酸性稍強的弱酸，具有較強的氧化性，通常在室溫下易分解．要制得F溶液，可以往冷凍的其鈉鹽濃溶液中加入或通入某種物質，下列物質不適合使用的是bd（填序號）．
a．鹽酸b．二氧化碳  c．稀硫酸d．二氧化硫
（4）工業堿性廢水中若含有NO₂^-，可用鋁粉除去．已知此反應體系中檢測到B氣體．寫出上述反應的離子方程式：2Al+NO₂^-+OH^-+H₂O=2AlO₂^-+NH₃↑．若改用電解法將廢水中NO₂^-轉換為N₂除去，N₂將在陰極（填“陰極”或“陽極”）生成，電極反應式為2NO₂^-+6e^-+4H₂O=N₂+8OH^-．

Answer 1

分析 某物質M具有熱導率高、高溫下電絕緣性好、高溫下材料強度大、無毒等優異性能，經檢測，M中只含有兩種短周期元素，現取41gM溶于適量的NaOH溶液中恰好反應，得到無色溶液A和22.4L氣體B（氣體體積為標準狀況下），該氣體能使紅色石蕊試紙變藍，則該氣體B是氨氣，往反應后的溶液中逐滴加入鹽酸，可觀察到溶液先變渾濁后變澄清，則反應后的溶液中溶質A是NaAlO₂，根據元素守恒知，M是AlN；
物質B有如下轉化關系：B$\stackrel{x}{→}$C$\stackrel{x}{→}$D$\stackrel{H_{2}O}{→}$E，E是一種強酸，將C和D的混合物溶解在接近零度的水中，即可得到一種弱酸F的水溶液，氨氣被氧氣氧化生成一氧化氮，一氧化氮和氧氣反應生成二氧化氮，二氧化氮和水反應生成硝酸，所以X是氧氣，C是NO，D是二氧化氮，E是硝酸，F是亞硝酸，結合物質的性質來分析解答．

解答 解：某物質M具有熱導率高、高溫下電絕緣性好、高溫下材料強度大、無毒等優異性能，經檢測，M中只含有兩種短周期元素，現取41gM溶于適量的NaOH溶液中恰好反應，得到無色溶液A和22.4L氣體B（氣體體積為標準狀況下），該氣體能使紅色石蕊試紙變藍，則該氣體B是氨氣，往反應后的溶液中逐滴加入鹽酸，可觀察到溶液先變渾濁后變澄清，則反應后的溶液中溶質A是NaAlO₂，根據元素守恒知，M是AlN；
物質B有如下轉化關系：B$\stackrel{x}{→}$C$\stackrel{x}{→}$D$\stackrel{H_{2}O}{→}$E，E是一種強酸，將C和D的混合物溶解在接近零度的水中，即可得到一種弱酸F的水溶液，氨氣被氧氣氧化生成一氧化氮，一氧化氮和氧氣反應生成二氧化氮，二氧化氮和水反應生成硝酸，所以X是氧氣，C是NO，D是二氧化氮，E是硝酸，F是亞硝酸，
（1）通過以上分析知，M是AlN，故答案為：AlN；
（2）A是NaAlO₂，NaAlO₂是強堿弱酸鹽，偏鋁酸根離子水解導致溶液呈堿性，水解離子方程式為AlO₂^-+2H₂O?Al（OH）₃+OH^-，
故答案為：AlO₂^-+2H₂O?Al（OH）₃+OH^-；
（3）亞硝酸的酸性比醋酸強，鹽酸和硫酸的酸性比亞硝酸強，碳酸比亞硝酸的弱，根據強酸制取弱酸知，不能用碳酸制取亞硝酸，亞硝酸具有強氧化性，亞硫酸具有還原性，二者易發生氧化還原反應，故選bd；
（4）亞硝酸根離子和鋁、氫氧根離子反應生成偏鋁酸根離子和氨氣，離子反應方程式為2Al+NO₂^-+OH^-+H₂O=2AlO₂^-+NH₃↑，若改用電解法將廢水中NO^-₂轉換為N₂除去，亞硝酸根得電子生成氮氣，所以應該在陰極上生成，電極反應式為：2NO₂^-+6e^-+4H₂O=N₂+8OH^-，
故答案為：2Al+NO₂^-+OH^-+H₂O=2AlO₂^-+NH₃↑；陰極；2NO₂^-+6e^-+4H₂O=N₂+8OH^-．

點評 本題考查無機物推斷，為高頻考點，側重考查學生分析推斷能力，涉及物質推斷、氧化還原反應、電解原理、鹽類水解等知識點，以氨氣的性質為題眼結合物質的性質進行推斷，熟練掌握基本原理及基本性質，題目難度不大．