Question

已知（如圖所示）①～④均為工業生產及應用中的常見反應．其中常溫下B、D、J、P為氣體，E為分子中原子個數之比為1：1的液體，M的焰色反應為黃色．A的相對分子質量為120，部分反應的產物已略去．
試回答下列問題：
（1）A的化學式為______；工業上反應①所用的設備名稱是______．
（2）反應②的實驗中，還需用到的藥品是______、______（填藥品名稱）．
（3）反應④的化學方程式為______，該反應裝置中使用陽離子交換膜的作用是______．
（4）P與N反應的產物之一能和K的溶液發生反應，有紅褐色沉淀生成．寫出該產物與K以物質的量之比為1：2反應的離子方程式：______．

Answer 1

解：高中階段常見的工業生產有硫酸工業、合成氨工業、硝酸工業、硅酸鹽工業．A的相對分子質量為120，且在高溫下與B反應，推知反應①是硫酸工業中煅燒FeS₂的反應，B、D為氣體，所以A為FeS₂，B為O₂，C為Fe₂O₃，D為SO₂，E為分子中原子個數之比為1：1的液體，能氧化SO₂，故E為H₂O₂，I為H₂SO₄．Fe₂O₃在高溫下與F（Al）發生鋁熱反應生成G（Al₂O₃）和H（Fe），電解熔融Al₂O₃得到O₂、F（Al），Fe與H₂SO₄反應生成FeSO₄與H₂，J為氣體，則K為FeSO₄，J為H₂．M的焰色反應為黃色，含有鈉元素，電解產生三種物質N、P與H₂，故M為NaCl，P為氣體，則N為NaOH、P為Cl₂．
（1）由上述分析可知，A為FeS₂，工業上反應①所用的設備名稱是沸騰爐，故答案為：FeS₂；沸騰爐；
（2）反應②的實驗是鋁熱反應，還需用到的藥品是鎂條、氯酸鉀，故答案為：鎂條；氯酸鉀；
（3）反應④是電解飽和食鹽水，化學方程式為：2NaCl+2H₂OCl₂↑+H₂↑+2NaOH；
由于生成的Cl₂與H₂相遇容易發生爆炸，且Cl₂與NaOH溶液反應會導致氫氧化鈉不純，電解飽和食鹽水使用陽離子交換膜阻止上述情況的發生，
故答案為：2NaCl+2H₂OCl₂↑+H₂↑+2NaOH；防止生成的Cl₂與H₂相遇容易發生爆炸，避免Cl₂與NaOH溶液反應會導致氫氧化鈉不純；
（4）Cl₂與NaOH溶液反應生成的NaClO具有強氧化性，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，從而生成Fe（OH）₃沉淀，ClO^-被還原為Cl^-，再根據電荷守恒、電子轉移守恒、原子守恒配平得：3ClO^-+6Fe²⁺+3H₂O=2Fe（OH）₃+4Fe³⁺+3Cl^-，
故答案為：3ClO^-+6Fe²⁺+3H₂O=2Fe（OH）₃+4Fe³⁺+3Cl^-．
分析：高中階段常見的工業生產有硫酸工業、合成氨工業、硝酸工業、硅酸鹽工業．A的相對分子質量為120，且在高溫下與B反應，推知反應①是硫酸工業中煅燒FeS₂的反應，B、D為氣體，所以A為FeS₂，B為O₂，C為Fe₂O₃，D為SO₂，E為分子中原子個數之比為1：1的液體，能氧化SO₂，故E為H₂O₂，I為H₂SO₄．Fe₂O₃在高溫下與F（Al）發生鋁熱反應生成G（Al₂O₃）和H（Fe）．電解熔融Al₂O₃得到O₂、F（Al），Fe與H₂SO₄反應生成FeSO₄與H₂，J為氣體，則K為FeSO₄，J為H₂．M的焰色反應為黃色，含有鈉元素，電解產生三種物質N、P與H₂，故M為NaCl，P為氣體，則N為NaOH、P為Cl₂．
由于生成的Cl₂與H₂相遇容易發生爆炸，且Cl₂與NaOH溶液反應會導致氫氧化鈉不純，電解飽和食鹽水使用陽離子交換膜阻止上述情況的發生．Cl₂與NaOH溶液反應生成的NaClO具有強氧化性，在溶液能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，從而生成Fe（OH）₃沉淀，ClO^-被還原為Cl^-，再根據電荷守恒、電子轉移守恒、原子守恒配平可得反應的離子方程式．
點評：本題考查了無機物推斷，主要涉及中學常見工業生產，綜合性較強，（4）中離子方程式的書寫為易錯點、難點，注意利用守恒進行判斷并配平．