Question

2．無機鹽X僅由三種短周期元素組成，其相對分子質量為238，原子個數比為1：1：4．將23.8gX與水共熱，生成一種有特殊臭味的氣體單質A和某強酸的酸式鹽溶液B，B的焰色反應呈黃色，在溶液B中加入足量的BaCl₂溶液，產生46.6g白色沉淀．請推測并回答：
（1）單質A有很強的氧化性，可用于凈化空氣，飲用水消毒等．A中組成元素的簡單離子結構示意圖為．
（2）X的化學式Na₂S₂O₈．
（3）實驗室可通過低溫電解B溶液制備X．該電解反應的化學方程式2NaHSO₄$\frac{\underline{\;電解\;}}{低溫}$Na₂S₂O₈+H₂↑．
（4）X氧化能力強，對環境友好，可用于脫硝、脫硫．在堿性條件下，X氧化NO的離子方程式3S₂O₈^2-+2NO+8OH^-=6SO₄^2-+2NO₃^-+4H₂O．
（5）X溶液與銅反應時先慢后快．某同學認為除反應放熱這一因素外，還有一種可能是反應生成的Cu²⁺對后續反應起催化作用，為此他設計了如下實驗方案：取少量銅粉置于試管中，先加入少量CuSO₄溶液，再加入X溶液，振蕩，觀察現象．若加入硫酸銅溶液的反應快，說明Cu²⁺起了催化作用，反之Cu²⁺不起作用．
寫出X與銅反應的化學方程式Na₂S₂O₈+Cu=Na₂SO₄+CuSO₄，判斷該同學設計的驗證方法合理性并說明理由該同學的驗證方法不合理，因為加入CuSO₄溶液，反應速率快也可能是SO₄^2-起催化作用．

Answer 1

分析 無機鹽X僅由三種短周期元素組成，其相對分子質量為238，23.8gX的物質的量為$\frac{23.8g}{238g/mol}$=0.1mol，X與水共熱生成一種有特殊臭味的氣體單質A和某強酸的酸式鹽溶液B，B的焰色反應呈黃色，B中含有Na元素，則X含有Na元素，在溶液B中加入足量的BaCl₂溶液，產生46.6g白色沉淀，白色沉淀為BaSO₄，其物質的量為$\frac{46.6g}{233g/mol}$=0.2mol，根據S原子守恒可知X中含有2個S原子，B為NaHSO₄，X中三種元素原子個數比為1：1：4，該無機鹽X可以表示為（NaSX₄）₂，則X元素相對原子質量為$\frac{238-（23+32）×2}{4}$=16，則X為O元素，故A為O₃，X為Na₂S₂O₈．

解答 解：無機鹽X僅由三種短周期元素組成，其相對分子質量為238，23.8gX的物質的量為$\frac{23.8g}{238g/mol}$=0.1mol，X與水共熱生成一種有特殊臭味的氣體單質A和某強酸的酸式鹽溶液B，B的焰色反應呈黃色，B中含有Na元素，則X含有Na元素，在溶液B中加入足量的BaCl₂溶液，產生46.6g白色沉淀，白色沉淀為BaSO₄，其物質的量為$\frac{46.6g}{233g/mol}$=0.2mol，根據S原子守恒可知X中含有2個S原子，B為NaHSO₄，X中三種元素原子個數比為1：1：4，該無機鹽X可以表示為（NaSX₄）₂，則X元素相對原子質量為$\frac{238-（23+32）×2}{4}$=16，則X為O元素，故A為O₃，X為Na₂S₂O₈．
（1）單質A為O₃，組成元素的簡單離子結構示意圖為：，故答案為：；
（2）X的化學式為：Na₂S₂O₈，故答案為：Na₂S₂O₈；
（3）實驗室可通過低溫電解NaHSO₄溶液制備Na₂S₂O₈，該電解反應的化學方程式為：2NaHSO₄$\frac{\underline{\;電解\;}}{低溫}$Na₂S₂O₈+H₂↑，
故答案為：2NaHSO₄$\frac{\underline{\;電解\;}}{低溫}$Na₂S₂O₈+H₂↑；
（4）X氧化能力強，對環境友好，可用于脫硝、脫硫．在堿性條件下，Na₂S₂O₈氧化NO的離子方程式為：3S₂O₈^2-+2NO+8OH^-=6SO₄^2-+2NO₃^-+4H₂O，
故答案為：3S₂O₈^2-+2NO+8OH^-=6SO₄^2-+2NO₃^-+4H₂O；
（5）Na₂S₂O₈與銅反應的化學方程式：Na₂S₂O₈+Cu=Na₂SO₄+CuSO₄，該同學的驗證方法不合理，因為加入CuSO₄溶液，反應速率快也可能是SO₄^2-起催化作用，
故答案為：Na₂S₂O₈+Cu=Na₂SO₄+CuSO₄；該同學的驗證方法不合理，因為加入CuSO₄溶液，反應速率快也可能是SO₄^2-起催化作用．

點評 本題考查無機物推斷，屬于計算型推斷，題目素材在中學中比較陌生，側重考查學生計算能力、分析推理能力、元素化合物知識以及對知識的遷移運用能力，難度中等．