Question

11．X、Y、Z、W和N均是由短周期元素組成的五種化合物．已知五種化合物水溶液的焰色反應均呈黃色，Y、Z和N均由三種元素組成．請根據題目要求回答下列問題．
（1）固體化合物X為淺黃色粉末，該化合物中含有的化學鍵有AC（填序號）．
A．離子鍵   B．極性共價鍵   C．非極性共價鍵   D．氫鍵
（2）寫出X與二氧化碳反應的化學方程式2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂．
（3）下表為Y與Z實驗的部分內容：

序號	主要實驗步驟及實驗現象
①	在含Y的溶液中，加入稀硫酸放置，產生淺黃色沉淀和無色有刺激性氣味的氣體，該氣體可使品紅溶液褪色
②	在含Z的溶液中，滴加鹽酸，開始有白色沉淀，繼續滴加鹽酸，白色沉淀先增加后消失，然后加入過量的氨水又出現白色沉淀
③	將實驗②最終得到的混合物加熱蒸發、灼燒，最終得到白色固體

寫出Y與稀硫酸反應的離子方程式S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O．
（4）寫出含0.1mol Z的溶液與20mL 5mol•L^-1的鹽酸反應的離子反應式AlO₂^-+H₂O+H⁺=Al（OH）₃↓．實驗③加熱蒸發、灼燒得到的最終產物主要是Al₂O₃．
（5）化合物W和N可以相互轉化：W$?_{CO_{2}+H_{2}O}^{△}$N．若有W和N•xH₂O的混合物6.52g，加熱到完全反應后，氣體產物通過濃硫酸增重1.71g，剩余氣體通過堿石灰增重1.10g，則混合物中W的質量為4.2g，N•xH₂O的化學式為Na₂CO₃.7H₂O．

Answer 1

分析 X、Y、Z、W和N均是由短周期元素組成的五種化合物，五種化合物水溶液的焰色反應均呈黃色，均含有Na元素，Y、Z和N均由三種元素組成．
（1）固體化合物X為淺黃色粉末，則X為Na₂O₂；
（2）過氧化鈉與二氧化碳反應生成碳酸鈉與氧氣；
（3）實驗①在含Y的溶液中，加入稀硫酸放置，產生淺黃色沉淀和無色有刺激性氣味的氣體，該氣體可使品紅溶液褪色，Y為Na₂S₂O₃；
（4）實驗②在含Z的溶液中，滴加鹽酸，開始有白色沉淀，繼續滴加鹽酸，白色沉淀先增加后消失，然后加入過量的氨水又出現白色沉淀，則Z為NaAlO₂，HCl物質的量為0.02L×5mol/L=0.1mol，NaAlO₂與HCl物質的量之比為1：1，二者恰好發生反應：NaAlO₂+HCl+H₂O=Al（OH）₃↓+NaCl；
實驗③將實驗②最終得到的混合物加熱蒸發、灼燒，氫氧化鋁分解最終得到白色固體為Al₂O₃；
（5）W與加熱分解得到N，N與二氧化碳、水反應得到W，可知W為NaHCO₃、N為Na₂CO₃，若有NaHCO₃和Na₂CO₃•xH₂O的混合物6.52g，加熱到完全反應后，氣體產物通過濃硫酸增重1.71g為結晶水與碳酸氫鈉分解生成水的質量之和，剩余氣體通過堿石灰增重1.10g為碳酸氫鈉分解生成二氧化碳的質量，設NaHCO₃和Na₂CO₃•xH₂O的物質的量分別為amol、bmol，結合方程式計算解答．

解答 解：X、Y、Z、W和N均是由短周期元素組成的五種化合物，五種化合物水溶液的焰色反應均呈黃色，均含有Na元素，Y、Z和N均由三種元素組成．
（1）固體化合物X為淺黃色粉末，則X為Na₂O₂，鈉離子與過氧根離子之間形成離子鍵、過氧根離子中存在非極性鍵，故選：AC；
（2）過氧化鈉與二氧化碳反應生成碳酸鈉與氧氣，反應方程式為：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，
故答案為：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂；
（3）實驗①在含Y的溶液中，加入稀硫酸放置，產生淺黃色沉淀和無色有刺激性氣味的氣體，該氣體可使品紅溶液褪色，Y為Na₂S₂O₃，Y與稀硫酸反應的離子方程式：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O，
故答案為：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O；
 （4）實驗②在含Z的溶液中，滴加鹽酸，開始有白色沉淀，繼續滴加鹽酸，白色沉淀先增加后消失，然后加入過量的氨水又出現白色沉淀，則Z為NaAlO₂，HCl物質的量為0.02L×5mol/L=0.1mol，NaAlO₂與HCl物質的量之比為1：1，二者恰好發生反應：NaAlO₂+HCl+H₂O=Al（OH）₃↓+NaCl，反應離子方程式為：AlO₂^-+H₂O+H⁺=Al（OH）₃↓，
實驗③將實驗②最終得到的混合物加熱蒸發、灼燒，氫氧化鋁分解最終得到白色固體為Al₂O₃，
故答案為：AlO₂^-+H₂O+H⁺=Al（OH）₃↓；Al₂O₃；
（5）W與加熱分解得到N，N與二氧化碳、水反應得到W，可知W為NaHCO₃、N為Na₂CO₃，若有NaHCO₃和Na₂CO₃•xH₂O的混合物6.52g，加熱到完全反應后，氣體產物通過濃硫酸增重1.71g為結晶水與碳酸氫鈉分解生成水的質量之和，剩余氣體通過堿石灰增重1.10g為碳酸氫鈉分解生成二氧化碳的質量，設NaHCO₃和Na₂CO₃•xH₂O的物質的量分別為amol、bmol，則：
2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O
amol         0.5amol  0.5amol
Na₂CO₃．xH₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+xH₂O
bmol                xb mol
根據濃硫酸增重，可得：（0.5a+xb）×18=1.71
根據堿石灰增重，可得：0.5a×44=1.10
根據混合物總質量，可得：84a+（106+18x）b=6.52
聯立方程，解得a=0.05，b=0.01，x=7，
則m（2NaHCO₃）=0.05mol×84g/mol=4.2g，
N•xH₂O的化學式為為：Na₂CO₃.7H₂O，
故答案為：4.2g；Na₂CO₃.7H₂O．

點評 本題考查無機物推斷、化學計算等，物質的顏色、反應現象是推斷突破口，需要學生熟練掌握元素化合物知識，難度中等．