Question

已知A是短周期主族元素中原子半徑最大的元素，由H、C、N三種元素組成的化合物X13.5g在氧氣中充分燃燒，生成的氣體依次通過足量的無水CaCl₂（增重4.5g）、堿石灰（增重22g），由質譜法測得X的相對分子質量為27．請回答：
（1）X的電子式是

 

．
（2）由A、氫、氮三種元素形成的某化合物M其摩爾質量為39g/mol，與鹽酸反應生成兩種鹽，化合物M所含的化學鍵有

 

，寫出物質M投入足量稀鹽酸的化學方程式為

 

．
（3）現有廢銅（雜質為一定量的SiO₂和單質Fe）來制備膽礬，同時得到副產物Y．有人設計了圖1的流程：

請根據上述流程回答下列問題：
①寫出酸浸時生成Cu²⁺的離子方程式：

 

．
②常溫下K_sp[Fe（OH）₃]=2.6×10^-39，請你計算說明濾液I中加入堿式碳酸銅調節溶液至pH=4時，能否將Fe³⁺除盡

 

（一般離子濃度小于10^-5mol/L可視作除盡）．
③已知膽礬晶體的溶解度曲線圖2所示，請問對濾液II進行系列操作的名稱依次為蒸發濃縮、

 

、

 

、

 

、晾干．
④請說出Y物質的一種用途

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計,物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題,元素及其化合物

分析：A是短周期主族元素中原子半徑最大的元素，則A是Na元素；
由H、C、N三種元素組成的化合物X，由質譜法測得X的相對分子質量為27，根據元素相對原子質量知，X為HCN，13.5g在氧氣中充分燃燒，生成的氣體依次通過足量的無水CaCl₂（增重4.5g）、堿石灰（增重22g），無水氯化鈣吸收水分和氨氣、堿石灰吸收二氧化碳；
（1）HCN分子中C原子形成四個共價鍵、N原子形成三個共價且含有一個孤電子對；
（2）由A、氫、氮三種元素形成的某化合物M其摩爾質量為39g/mol，該化合物M的化學式為NaNH₂，與鹽酸反應生成兩種鹽NaCl、NH₄Cl；
（3）Cu、H₂O₂在酸性條件下發生反應生成可溶性銅鹽和水，鐵和雙氧水、酸反應生成鐵離子，所以濾液I中含有銅離子、鐵離子，銅鹽溶液和適量的堿式碳酸銅反應并調節溶液的pH得到固體和溶液，采用過濾方法分離，濾液中含有硫酸銅，再采用蒸發濃縮、冷卻結晶的方法得到膽礬晶體，沉淀中含有氫氧化鐵，加熱Fe（OH）₃固體得到Fe₂O₃，從而得到固體Y為Fe₂O₃．

解答： 解：A是短周期主族元素中原子半徑最大的元素，則A是Na元素；
由H、C、N三種元素組成的化合物X，由質譜法測得X的相對分子質量為27，根據元素相對原子質量知，X為HCN，13.5g在氧氣中充分燃燒，生成的氣體依次通過足量的無水CaCl₂（增重4.5g）、堿石灰（增重22g），無水氯化鈣吸收水分和氨氣、堿石灰吸收二氧化碳；
（1）HCN分子中C原子形成四個共價鍵、N原子形成三個共價且含有一個孤電子對，則HCN的電子式為，故答案為：；
（2）由A、氫、氮三種元素形成的某化合物M其摩爾質量為39g/mol，該化合物M的化學式為NaNH₂，NaNH₂中含有離子鍵和共價鍵，與鹽酸反應生成兩種鹽NaCl、NH₄Cl，反應方程式為NaNH₂+2HCl=NaCl+NH₄Cl，故答案為：離子鍵和共價鍵；NaNH₂+2HCl=NaCl+NH₄Cl；
（3）Cu、H₂O₂在酸性條件下發生反應生成可溶性銅鹽和水，鐵和雙氧水、酸反應生成鐵離子，所以濾液I中含有銅離子、鐵離子，銅鹽溶液和適量的堿式碳酸銅反應并調節溶液的pH得到固體和溶液，采用過濾方法分離，濾液中含有硫酸銅，再采用蒸發濃縮、冷卻結晶的方法得到膽礬晶體，沉淀中含有氫氧化鐵，加熱Fe（OH）₃固體得到Fe₂O₃，從而得到固體Y為Fe₂O₃，
①酸浸時生成Cu²⁺的離子方程式為2H⁺+H₂O₂+Cu=Cu²⁺+2H₂O，故答案為：2H⁺+H₂O₂+Cu=Cu²⁺+2H₂O；
②pH=4時，溶液中c（OH^-）=10^-10mol/L，c（Fe³⁺）=

10-39

(10-10)3

mol/L=2.6×10^-9mol/L＜1×10^-5mol/L，則鐵離子已經被除盡，
故答案為：pH=4時，溶液中c（OH^-）=10^-10mol/L，c（Fe³⁺）=

10-39

(10-10)3

mol/L=2.6×10^-9mol/L＜1×10^-5mol/L，則鐵離子被除盡；
③從硫酸銅溶液中制取硫酸銅晶體，應該采用蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌的方法，故答案為：冷卻結晶；過濾；洗滌；
④Y為Fe₂O₃，俗稱鐵紅，可以作煉鐵原料或作鐵紅粉或與鋁粉混合可作鋁熱劑等，
故答案為：煉鐵原料或作鐵紅粉或與鋁粉混合可作鋁熱劑等．

點評：本題考查制備實驗方案設計，側重考查物質分離、提純方法的選取和應用，明確物質的性質是解本題關鍵，涉及難溶物的溶解平衡、氧化還原反應等知識點，難點是溶度積常數的有關計算，題目難度中等．