【題目】現(xiàn)有金屬單質A、B、C和氣體甲、乙、丙以及物質D、E、F、G、H,它們之間的相互轉化關系如圖1所示(圖中有些反應的生成物和反應的條件沒有標出).

請回答下列問題:
(1)寫出下列物質的化學式:B、丙、乙
(2)寫出下列反應的離子方程式:
反應①;
反應⑤;
反應⑥
(3)將0.4g D和1.06g Na2CO3混合并配成溶液,向溶液中滴加0.1molL﹣1稀鹽酸.在如圖2所示的坐標系中畫出能正確表示加入鹽酸的體積和生成CO2的物質的量的關系圖象
(4)將18.4 g D 和NaHCO3固體混合物,在密閉容器中加熱到約250℃,經(jīng)充分反應后排出氣體,冷卻,稱得剩余固體質量為16.6 g。試計算混合物中NaOH的質量分數(shù)。(請寫出計算過程)

【答案】
(1)Al;HCl;Cl2
(2)2Na+2H2O=2Na++2OH+H2↑;Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl;Fe3++3OH=Fe(OH)3
(3)
(4)解:若設NaOH和NaHCO3按1∶1反應:

NaHCO3

NaOH Na2CO3+H2O

m

84

40

18

8.4g

4.0g

18.4 g-16.6 g=1.8 g


8.4 g+4.0 g=12.4 g<18.4 g,說明反應不是按上述比率進行反應。
若NaHCO3過量,由于受熱會發(fā)生分解,其差值還會增大。與題意不合。
若NaOH過量,由于受熱不會分解,不影響其差值,符合題意。
過量的NaOH質量為18.4 g-8.4g-4g=6.0g
m(NaOH)=4.0 g+6.0g=10.0g
NaOH的質量分數(shù)= ×100%=54.3%。
【解析】金屬單質A的焰色反應為黃色,應為Na,與水反應生成的氣體甲為H2 , D為NaOH,黃綠色氣體乙為Cl2 , 則丙為HCl,E為鹽酸,能與NaOH反應生成氫氣的B為Al,紅褐色沉淀H為Fe(OH)3 , 則C為Fe,F(xiàn)為FeCl2 ,G為FeCl3 , (1)由以上分析可知B為Al,丙為HCl,乙為Cl2。(2)根據(jù)上述分析,反應①為Na與水的反應,反應的離子方程2Na+2H2O=2Na++2OH+H2↑;反應⑤是氯氣與FeCl2反應生成FeCl3 ,反應的離子方程式為Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl;反應⑥是NaOH與FeCl3反應生成Fe(OH)3紅褐色沉淀,則反應的離子方程式為Fe3++3OH=Fe(OH)3↓。(3)0.4g NaOH的物質的量為0.4g÷40g/mol=0.01mol,1.06g Na2CO3的物質的量為0.01mol,兩者混合并配成溶液,向溶液中滴加0.1molL﹣1稀鹽酸,首先發(fā)生NaOH+HCl=NaCl+H2O、消耗HCl0.01mol,然后發(fā)生Na2CO3+HCl=NaHCO3+HCl,消耗HCl0.01mol,最后發(fā)生NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O,消耗HCl0.01mol,據(jù)上述數(shù)據(jù),畫出鹽酸的體積和生成CO2的物質的量的關系圖象為 。(4)若設NaOH和NaHCO3按1∶1反應:

NaHCO3

NaOH Na2CO3+H2O

m

84

40

18

8.4g

4.0g

18.4 g-16.6 g=1.8 g


8.4 g+4.0 g=12.4 g<18.4 g,說明反應不是按上述比率進行反應。
若NaHCO3過量,由于受熱會發(fā)生分解,其差值還會增大。與題意不合。
若NaOH過量,由于受熱不會分解,不影響其差值,符合題意。
過量的NaOH質量為18.4 g-8.4g-4g=6.0g
m(NaOH)=4.0 g+6.0g=10.0g
NaOH的質量分數(shù)= ×100%=54.3%。

第一步推斷物質:推斷題解題最重要的1、尋找題眼(突破口):根據(jù)題目條件可直接判斷某物質或某反應
2、依據(jù)元素守恒原則,可通過反應物(或生成物)所含元素推測生成物可能含有的元素(或反應物),再根據(jù)常見反應或某些特殊條件(如該物質的摩爾質量)推測、確定物質的化學式。
本題最明顯的突破口是:1、金屬A為Na(金屬、焰色為黃色)2、乙為Cl2(黃綠色氣體)3、H為Fe(OH)3(紅褐色沉淀)
間接判斷:4、A金屬鈉與水生成氫氣和氫氧化鈉,則氣體甲為氫氣,物質D為NaOH;5、甲(H2)與乙(Cl2)生成氣體丙(HCl),則E為鹽酸;6金屬B與物質D(NaOH)反應生成氣體甲(H2),則金屬B為鋁;7由反應④⑤⑥(乙為Cl2、E為鹽酸、H為Fe(OH)3、D為NaOH)判斷出金屬C為鐵,物質F為氯化亞鐵(FeCl2),物資G為氯化鐵(FeCl3
第二步:按要求解題
(1)B為Al,丙為HCl,乙為Cl2
(2)①為Na與水:2Na+2H2O=2Na++2OH+H2
⑤是氣與FeCl2:Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl
⑥NaOH與FeCl3:Fe3++3OH=Fe(OH)3
(3)本題關鍵考慮反應的先后順序:0.4g D(NaOH)和1.06g Na2CO3(即0.01molNaOH,0.01moNa2CO3)混合,與鹽酸反應順序:
1、氫氧化鈉與鹽酸中和,消耗鹽酸0.01mol,不產(chǎn)生氣體
2、碳酸鈉與鹽酸反應,由于一開始碳酸鈉過量,鹽酸少量,所以反應要分2步進行:Na2CO3HCl→NaHCO3HCl→CO2
Na2CO3+HCl=NaHCO3+HCl,需再次消耗鹽酸0.01mol,無氣體生成
NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O,再次消耗HCl0.01mol,產(chǎn)生0.01molCO2
再加鹽酸,不再反應。
(4)寫出可能反應:2NaHCO3 =Na2CO3+H2O+CO2↑;

NaCO3

NaOH =Na2CO3+H2O

分析:NaOH的物質的量大于NaHCO3的物質的量時,剩余固體為氫氧化鈉和碳酸鈉混合物,NaOH的物質的量小于等于NaHCO3的物質的量時,剩余固體為碳酸鈉。所以本題需采用極值法分析。
1、NaOH的物質的量等于NaHCO3的物質的量時:剩余固體為碳酸鈉:

NaHCO3

NaOH = Na2CO3+H2O

84

40 差值=18

固體質量差=18.4-16.6=1.8g


可以求出反應的NaHCO3的質量為8.4g,反應的NaOH的質量為4g
則8.4 g+4.0 g=12.4 g,說明有反應物剩余18.4-12.4=6g
2、NaOH的物質的量小于NaHCO3的物質的量時:(若碳酸氫鈉剩余6g,繼續(xù)分解造成質量差值大于1.8g,與題意不符)
3、NaOH的物質的量大于NaHCO3的物質的量時:(若氫氧化鈉剩余6g,不反應,質量不再變化,滿足題目要求)
則原固體含NaOH質量為4+6=10g,再求其質量分數(shù)即可。

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