Question

4．X、Y、Z、W四種物質有如圖1相互轉化關系（其中X、W單質，Y、Z為化合物，未列出反應條件）．
Ⅰ．若Z是生活中常用的調味品，W遇淀粉溶液變藍，則：
（1）向FeCl₂溶液中加入X的水溶液，是溶液顏色變為棕黃色的微粒是Cl₂；
（2）工業上Z有多種用途，用化學方程式表示Z的一種用途2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2NaOH；
（3）生活中所用的Z加入了碘酸鉀，過量X與Y溶液反應時可以得到一種碘酸鹽，此反應的離子方程式是3Cl₂+I^-+3H₂O═6Cl^-+IO₃^-+6H⁺；
Ⅱ．若X是工業上用量最大的金屬單質，Z是一種具有磁性的黑色晶體，則：
（1）X與Y反應的化學方程式是3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
（2）若用圖2裝置只進行Z+W         X+Y反應（夾持裝置未畫出）：
①完成此實驗有多步操作，其中三步是：
a．點燃酒精燈；b．滴加鹽酸；c．檢驗氣體純度
這三步操作的先后順序是bca（填字母）；
②為保證實驗成功，上述裝置需要改進，方法是（用文字敘述）在甲、乙裝置中間增加一個裝有水的洗氣瓶；
（3）將3.48g Z加入50mL 4mol/L的稀HNO₃中充分反應，產生112mL的NO（標準狀況），向反應后的溶液中滴加NaOH溶液能產生沉淀．當沉淀量最多時，至少需要加入2mol/L的NaOH溶液97.5mL （精確到0.1）．

Answer 1

分析 Ⅰ．若W遇淀粉溶液變藍，w是碘單質，X和Y反應生成碘和Z，Z是生活中常用的調味品，Z是氯化鈉，根據元素守恒、氧化還原反應及X和W是單質、Y和Z為化合物知，X是氯氣，Y是碘化鈉；
Ⅱ．若X是工業上用量最大的金屬單質，則X是鐵，Z是一種具有磁性的黑色晶體，Z是四氧化三鐵，X、Y、Z、W四種物質有如下相互轉化關系，其中X、W單質，Y、Z為化合物，該反應是鐵和水蒸氣反應生成氫氣和四氧化三鐵，所以W是氫氣，Y是水．
（1）高溫下，鐵和水蒸氣反應生成四氧化三鐵和氫氣；
（2）①從實驗安全性方面分析；
②實驗過程中要防止雜質的干擾，在實驗中要有除雜裝置；
（3）先確定溶液中溶質成分，再根據原子守恒計算氫氧化鈉的體積．

解答 解：Ⅰ．若W遇淀粉溶液變藍，w是碘單質，X和Y反應生成碘和Z，Z是生活中常用的調味品，Z是氯化鈉，根據元素守恒、氧化還原反應及X和W是單質、Y和Z為化合物知，X是氯氣，Y是碘化鈉；
（1）通過以上分析知，向FeCl₂溶液中加入Cl₂的水溶液，使溶液顏色變為棕黃色，
故答案為：Cl₂；
（2）工業上用電解飽和氯化鈉溶液制取氫氧化鈉，電解方程式為：2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$ H₂↑+Cl₂↑+2NaOH，
故答案為：2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$ H₂↑+Cl₂↑+2NaOH；
（3）氯氣有強氧化性，能把碘離子氧化生成碘酸根離子，同時自身被還原成氯離子，離子方程式為：3Cl₂+I^-+3H₂O═6Cl^-+IO₃^-+6H⁺，
故答案為：3Cl₂+I^-+3H₂O═6Cl^-+IO₃^-+6H⁺；
Ⅱ．若X是工業上用量最大的金屬單質，則X是鐵，Z是一種具有磁性的黑色晶體，Z是四氧化三鐵，X、Y、Z、W四種物質有如下相互轉化關系，其中X、W單質，Y、Z為化合物，該反應是鐵和水蒸氣反應生成氫氣和四氧化三鐵，所以W是氫氣，Y是水．
（1）高溫條件下，鐵和水反應生成四氧化三鐵和氫氣，反應方程式為3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ Fe₃O₄+4H₂，
故答案為：3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ Fe₃O₄+4H₂；
（2）①氫氣還原氧化物的實驗中，因為氫氣和氧氣在一定范圍內會產生爆炸，所以實驗應該先制取氫氣，然后檢驗氫氣再通入氫氣，通入一段時間后再點燃酒精燈，所以實驗順序為b、c、a，
故答案為：b c a；
②該反應是放熱反應，鹽酸檢驗揮發性，所以制取的氫氣中含有氯化氫氣體，為防止氯化氫氣體干擾實驗，應該在甲、乙裝置中間增加一個裝有水的洗氣瓶，洗氣氯化氫氣體，
故答案為：在甲、乙裝置中間增加一個裝有水的洗氣瓶；      
（3）四氧化三鐵和硝酸反應生成硝酸鹽和NO，向溶液中滴加氫氧化鈉溶液，硝酸鹽和氫氧化鈉反應生成沉淀和硝酸鈉，根據溶液中硝酸根離子的量計算氫氧化鈉的濃度，
硝酸的物質的量=4mol/L×0.05L=0.2mol，充分反應，產生112mL的NO，根據氮原子守恒，硝酸和一氧化氮的物質的量之比為1：1，則溶液中剩余硝酸的物質的量=0.2mol-$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.195mol，硝酸鹽和氫氧化鈉反應生成沉淀和硝酸鈉，則氫氧化鈉和硝酸根離子之間的物質的量之比為1：1，設氫氧化鈉的體積為V．
NaOH------NO₃^-，
1mol      1mol
2V        0.195mol
V=97.5mL，
故答案為：97.5．

點評 本題以元素化合物的推斷為載體考查了元素化合物的性質，明確元素化合物性質是解本題的關鍵，同時考查學生思維能力、分析推斷能力，注意（3）題中根據原子守恒計算氫氧化鈉的體積較簡便，正確確定溶質即可分析解答，難度較大．