Question

14．V、W、X、Y、Z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W、X、Z均由兩種元素組成，X是導致溫室效應的主要氣體，Z是天然氣的主要成分，Y、W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； V 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：

（1）寫出W物質的一種用途高溫耐火材料或冶煉金屬鋁
（2）寫出V與足量NaOH溶液反應的化學方程式Al（CH₃）₃+NaOH+H₂O=NaAlO₂+3CH₄↑
（3）將過量的X通人某種物質的水溶液中可以生成Y，該反應的離子方程式為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-
（4）4 g Z完全燃燒生成X和液態水放出222.5kJ的熱量熱，請寫出表示Z燃燒熱的熱化學方程式CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890KJ/mol     
（5）在200 mL 1.5 mol•L^-1NaOH溶液中通入標準狀況下4.48 L X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）Y是一種難溶物質，其溶度積常數為1.25×10^-23． 將0.01 ml Y投人1L某濃度的鹽酸中，為使Y完全溶解得到澄淸透明溶液，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 X是導致溫室效應的主要氣體，應為CO₂，Z是天然氣的主要成分，應為CH₄，Y、W都既能與酸反應，又能與強堿溶液反應，應為兩性化合物，由轉化關系可知Y為Al（OH）₃，W為Al₂O₃，則V中含有C、Al、H元素，原子個數比為1：3：9，應為Al（CH₃）₃，
（1）W為Al₂O₃，熔點高，可用于高溫耐火材料或冶煉金屬鋁；
（2）VAl（CH₃）₃，與足量NaOH溶液反應生成和甲烷；
（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；
（4）4g甲烷為0.25mol，0.25mol甲烷完全燃燒生成液態水時放出222.5KJ熱量，1mol甲烷反應燃燒反應放熱$\frac{222.5}{0.25}$=890KJ；
（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，方程式為2CO₂+3NaOH=Na₂CO₃+NaHCO₃+H₂O，以此判斷；
（6）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^-）=$\root{3}{\frac{1.25×1{0}^{-33}}{0.01}}$mol/L=0.5×10^-10mol/L，則c（H⁺）=2×10^-4mol/L．

解答 解：X是導致溫室效應的主要氣體，應為CO₂，Z是天然氣的主要成分，應為CH₄，Y、W都既能與酸反應，又能與強堿溶液反應，應為兩性化合物，由轉化關系可知Y為Al（OH）₃，W為Al₂O₃，則V中含有C、Al、H元素，原子個數比為1：3：9，應為Al（CH₃）₃，
（1）W為Al₂O₃，熔點高，可用于高溫耐火材料或冶煉金屬鋁，故答案為：高溫耐火材料或冶煉金屬鋁；
（2）VAl（CH₃）₃，與足量NaOH溶液反應生成和甲烷，反應的化學方程式Al（CH₃）₃+NaOH+H₂O=NaAlO₂+3CH₄↑，
故答案為：Al（CH₃）₃+NaOH+H₂O=NaAlO₂+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）4g甲烷為0.25mol，0.25mol甲烷完全燃燒生成液態水時放出222.5KJ熱量，1mol甲烷反應燃燒反應放熱$\frac{222.5}{0.25}$=890KJ，反應的熱化學方程式為：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890KJ/mol；
故答案為：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890KJ/mol；
（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^-）=$\root{3}{\frac{1.25×1{0}^{-33}}{0.01}}$mol/L=0.5×10^-10mol/L，則c（H⁺）=2×10^-4mol/L，鹽酸溶液的體積為1L，所以需要鹽酸的濃度為0.03mol/L+2×10^-4mol/L=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，注意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，題目難度中等．