Question

2．某含氯化合物A由兩種短周期元素組成，常溫下該物質為氣態，測得該氣體對空氣的相對密度為3.0，A溶于水可得只含單一溶質B的弱酸性溶液，B溶液在放置過程中其酸性會增強．常溫下，氣體A與NH₃反應生成離子晶體C、氣體單質D和常見液體E，D為空氣中含量最多的物質．氣體A可用某一氣體單質與潮濕的Na₂CO₃ 反應制得，同時生成兩種鈉鹽．請回答下列問題：
（1）氣體A的化學式為Cl₂O，氣體單質D對應元素在周期表中的位置為第二周期第VA族．
（2）寫出A溶于水生成弱酸B的化學方程式Cl₂O+H₂O=2HClO．
（3）氣體A與NH₃反應的化學方程式為3Cl₂O+10NH₃=6NH₄Cl+2N₂+3H₂O，該反應體現氣體A具有氧化性．
（4）試寫出制取氣體A的化學方程式為2Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O=Cl₂O+2NaHCO₃+2NaCl．
（5）設計實驗探究離子晶體C的成分為取少量晶體溶于水，分成兩份于試管中；一份加入濃NaOH溶液、加熱，若產生能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體，證明含有NH₄⁺；另一份加入用硝酸酸化的硝酸銀溶液，產生白色沉淀，證明含Cl^-，由此證明該晶體為NH₄Cl．

Answer 1

分析 某含氯化合物A由兩種短周期元素組成，氣體A與NH₃反應生成離子晶體C、氣體單質D和常見液體E，D為空氣中含量最多的物質，則D為N₂，常見液體E為H₂O，根據元素守恒可知，A為氯的氧化物，測得A氣體對空氣的相對密度為3.0，則其相對分子質量為3×29=87，故A分子中Cl原子數目為偶數，只能為2，則含有氧原子數目=$\frac{87-35.5×2}{16}$=1，故A為Cl₂O，可推知離子化合物C為NH₄Cl，A溶于水可得只含單一溶質B的弱酸性溶液，B溶液在放置過程中其酸性會增強，B為HClO，氣體A可用某一氣體單質與潮濕的Na₂CO₃反應制得，同時生成兩種鈉鹽，由元素守恒可知，該單質氣體為Cl₂，生成的兩種鈉鹽只能為NaHCO₃、NaCl，據此解答．

解答 解：某含氯化合物A由兩種短周期元素組成，氣體A與NH₃反應生成離子晶體C、氣體單質D和常見液體E，D為空氣中含量最多的物質，則D為N₂，常見液體E為H₂O，根據元素守恒可知，A為氯的氧化物，測得A氣體對空氣的相對密度為3.0，則其相對分子質量為3×29=87，故A分子中Cl原子數目為偶數，只能為2，則含有氧原子數目=$\frac{87-35.5×2}{16}$=1，故A為Cl₂O，可推知離子化合物C為NH₄Cl，A溶于水可得只含單一溶質B的弱酸性溶液，B溶液在放置過程中其酸性會增強，B為HClO，氣體A可用某一氣體單質與潮濕的Na₂CO₃反應制得，同時生成兩種鈉鹽，由元素守恒可知，該單質氣體為Cl₂，生成的兩種鈉鹽只能為NaHCO₃、NaCl．
（1）由上述分析可知，氣體A的化學式為Cl₂O，氣體單質D對應N元素在周期表中的位置為第二周期第VA族，
故答案為：Cl₂O；第二周期第VA族；
（2）A溶于水生成弱酸B的化學方程式：Cl₂O+H₂O=2HClO，故答案為：Cl₂O+H₂O=2HClO；
（3）氣體A與NH₃反應的化學方程式為：3Cl₂O+10NH₃=6NH₄Cl+2N₂+3H₂O，反應中Cl的化合價降低，該反應體現氣體Cl₂O具有氧化性，
故答案為：3Cl₂O+10NH₃=6NH₄Cl+2N₂+3H₂O；氧化；
（4）Cl₂與潮濕的碳酸鈉反應生成Cl₂O，同時生成的兩種鈉鹽只能為NaHCO₃、NaCl，化學方程式為：2Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O=Cl₂O+2NaHCO₃+2NaCl，
故答案為：2Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O=Cl₂O+2NaHCO₃+2NaCl；
（5）離子化合物C為NH₄Cl，實驗探究離子晶體C的成分的方案為：取少量晶體溶于水，分成兩份于試管中；一份加入濃NaOH溶液、加熱，若產生能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體，證明含有NH₄⁺；另一份加入用硝酸酸化的硝酸銀溶液，產生白色沉淀，證明含Cl^-，由此證明該晶體為NH₄Cl，
故答案為：取少量晶體溶于水，分成兩份于試管中；一份加入濃NaOH溶液、加熱，若產生能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體，證明含有NH₄⁺；另一份加入用硝酸酸化的硝酸銀溶液，產生白色沉淀，證明含Cl^-，由此證明該晶體為NH₄Cl．

點評 本題考查無機物推斷、實驗方案設計等，側重考查學生對知識的綜合應用及邏輯推理能力，需要學生具備扎實的基礎，難度較大．