Question

2．將磷肥生產(chǎn)中形成的副產(chǎn)物石膏（CaSO₄•2H₂O）轉化為硫酸鉀肥料和氯化鈣水合物儲熱材料，無論從經(jīng)濟效益、資源綜合利用還是從環(huán)境保護角度看都具有重要意義．以下是石膏轉化為硫酸鉀和氯化鈣的某工藝流程示意圖．

（1）在這個工藝中，有很多粒子都具有相同的電子數(shù)．
寫出該工藝中具有相同電子數(shù)的四種粒子的化學式：NH₃、H₂O、NH₄⁺、OH^-、H₃O⁺五種的任意四種．
（2）1919年由Langmuir提出了等電子體．原子數(shù)相同、電子數(shù)相同的粒子，互稱為等電子體．A、B、C、D、E、F 是原子序數(shù)依次增大的6種位于元素周期表前20號的元素．B、C、D、E位于同周期．C是構成空氣的主要元素．F與B、D都可形成XY₂型離子化合物FB₂、FD₂，且都可與A₂D（無色液體）反應放出氣體．B₂^2-與C₂是等電子體，D₂^2-與E₂是等電子體．F原子的N層電子數(shù)與K層電子數(shù)相同．
①比較C、D、E對應的簡單陰離子的半徑（用離子符號表示）N^3-＞O^2-＞F^-（由大到�。�；
②寫出能證明D和E非金屬性強弱的一個化學方程式2F₂+2H₂O=4HF+O₂．
③由上述6種元素中的4種構成的離子化合物是（寫出兩種）NH₄HCO₃、（NH₄）₂CO₃、Ca（HCO₃）₂、（CH₃COO）₂Ca其中兩種，其中所含的化學鍵類型有離子鍵、共價鍵．
（3）①過濾Ⅱ所得濾液中大量含有的陽離子有哪些？請分別檢驗．（可不填滿下表）

所含離子	檢驗方法
K+	取少量濾液于試管中，通過焰色反應，火焰呈紫色（透過藍色鈷玻璃）
NH4+	取少量濾液于試管中，并向其中加入NaOH微熱，有刺激性氣味產(chǎn)生（該氣體可使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍）

②寫出此工藝的總反應方程式CaSO₄•2H₂O+2KCl+4H₂O=K₂SO₄+CaCl₂•6H₂O．

Answer 1

分析 流程圖分析：吸收環(huán)節(jié)：2NH₃+CO₂+H₂O生成碳酸銨；轉化Ⅰ環(huán)節(jié)：碳酸銨和石膏懸濁液反應生成CaCO₃+（NH₄）₂SO₄，經(jīng)過濾后分離；轉化Ⅱ：（NH₄）₂SO₄和KCl的飽和溶液反應得到NH₄Cl和K₂SO₄經(jīng)過濾Ⅱ分離；蒸氨環(huán)節(jié)的為CaO、H₂O、NH₄Cl生成為CaCl₂．6H₂O和NH₃，
（1）根據(jù)工藝中涉及的微粒進行答題；
（2）C是空氣中含量最多的元素，即為N，F(xiàn)原子的N層電子數(shù)與K層電子數(shù)相同，即為Ca，F(xiàn)與B、D都可形成XY₂型離子化合物FB₂、FD₂，所以推知B是C，過氧化鈣和碳化鈣均能和水反應產(chǎn)生氧氣，所以D是O，C₂^2-與N₂是原子數(shù)均為2、電子數(shù)是14的等電子體，O₂^2-與F₂是電子數(shù)為18的等電子體，所以E是F，
①電子排布一樣的離子，則核電荷數(shù)越多半徑越��；
②根據(jù)非金屬單質間的置換反應可以確定非金屬的非金屬性強弱；
③陰陽離子間通過靜電作用形成的化學鍵是離子鍵，含有離子鍵的化合物是離子化合物；
（3）根據(jù)流程分析可知，過濾Ⅱ所得濾液中大量含有的陽離子有K⁺、NH₄⁺，根據(jù)K⁺通過焰色反應檢驗，NH₄⁺用氫氧化鈉溶液檢驗；根據(jù)元素守恒寫總反應方程式．

解答 解：流程圖分析：吸收環(huán)節(jié)：2NH₃+CO₂+H₂O生成碳酸銨；轉化Ⅰ環(huán)節(jié)：碳酸銨和石膏懸濁液反應生成CaCO₃+（NH₄）₂SO₄，經(jīng)過濾后分離；轉化Ⅱ：（NH₄）₂SO₄和KCl的飽和溶液反應得到NH₄Cl和K₂SO₄經(jīng)過濾Ⅱ分離；蒸氨環(huán)節(jié)的為CaO、H₂O、NH₄Cl生成為CaCl₂．6H₂O和NH₃，
（1）根據(jù)工藝中涉及的微�？芍�，具有相同電子數(shù)的粒子的化學式為NH₃、H₂O、NH₄⁺、OH^-、H₃O⁺，
故答案為：NH₃、H₂O、NH₄⁺、OH^-、H₃O⁺五種的任意四種；
（2）C是空氣中含量最多的元素，即為N，F(xiàn)原子的N層電子數(shù)與K層電子數(shù)相同，即為Ca，F(xiàn)與B、D都可形成XY₂型離子化合物FB₂、FD₂，所以推知B是C，過氧化鈣和碳化鈣均能和水反應產(chǎn)生氧氣，所以D是O，C₂^2-與N₂是原子數(shù)均為2、電子數(shù)是14的等電子體，O₂^2-與F₂是電子數(shù)為18的等電子體，所以E是F，
①N^3-、O^2-、F^-是核外電子排布一樣的離子，則核電荷數(shù)越多半徑越小，故離子半徑大小順序是：N^3-＞O^2-＞F^-，
故答案為：N^3-＞O^2-＞F^-；
②氟氣能將氧氣從其化合物中置換出來，如2F₂+2H₂O=4HF+O₂，證明氟的非金屬性強于氧，
故答案為：2F₂+2H₂O=4HF+O₂；
③離子化合物的構成條件：含有陰陽離子間通過靜電作用形成的化學鍵即離子鍵，非金屬之間形成的化學鍵大多是共價鍵，由上述元素中的4種構成的離子化合物有：NH₄HCO₃、（NH₄）₂CO₃、Ca（HCO₃）₂、（CH₃COO）₂Ca，
故答案為：NH₄HCO₃、（NH₄）₂CO₃、Ca（HCO₃）₂、（CH₃COO）₂Ca其中兩種；離子鍵、共價鍵；
（3）①根據(jù)流程分析可知，過濾Ⅱ所得濾液中大量含有的陽離子有K⁺、NH₄⁺，K的檢驗方法是取少量濾液于試管中，通過焰色反應，火焰呈紫色（透過藍色鈷玻璃）
，NH₄⁺的檢驗方法是取少量濾液于試管中，并向其中加入NaOH微熱，有刺激性氣味產(chǎn)生（該氣體可使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍），
故答案為：K⁺；取少量濾液于試管中，通過焰色反應，火焰呈紫色（透過藍色鈷玻璃）；NH₄⁺；取少量濾液于試管中，并向其中加入NaOH微熱，有刺激性氣味產(chǎn)生（該氣體可使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍）；
②此工藝的總反應方程式為CaSO₄•2H₂O+2KCl+4H₂O=K₂SO₄+CaCl₂•6H₂O，故答案為：CaSO₄•2H₂O+2KCl+4H₂O=K₂SO₄+CaCl₂•6H₂O．

點評 本題為工藝流程題，涉及原料、產(chǎn)品的判斷、方程式的書寫、檢驗等．做推斷題時要充分利用所給的信息，結合自己已學過的知識，進行有依據(jù)性的推測，難度較大．