Question

5．某研究小組為了探究固體甲（二元化合物）和固體乙（無機礦物鹽，含五種元素）的組成和性質(zhì)，設(shè)計并完成了如下實驗：

已知：向溶液1中連續(xù)滴加鹽酸，先產(chǎn)生白色沉淀，后沉淀溶解；氣體2是無色無味氣體，向溶液2中連續(xù)通入氣體2，也是先產(chǎn)生白色沉淀，后沉淀溶解．請回答下列問題：
（1）甲的化學式Al₄C₃，氣體1的電子式．
（2）加熱條件下，氣體1與固體2反應(yīng)，可產(chǎn)生另外一種氣體和一種固體，該反應(yīng)的化學方程式為4CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu+CO₂+2H₂O或8CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu₂O+CO₂+2H₂O或3CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+CO+2H₂O或6CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu₂O+CO+2H₂O．
（3）乙的化學式BaCO₃•Cu（OH）₂或BaCu（OH）₂CO₃．
（4）足量氣體2與溶液1反應(yīng)的離子方程式為CO₂+AlO₂^-+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．有人認為，判斷該反應(yīng)的氣體2是否過量較難，應(yīng)對其中一種產(chǎn)物是“正鹽”還是“酸式鹽”進行檢驗，請設(shè)計實驗證明這一產(chǎn)物的成分取反應(yīng)后的溶液少許于試管中，滴加過量的CaCl₂溶液，若出現(xiàn)白色沉淀，則產(chǎn)物中有正鹽；過濾后，向濾液中滴加NaOH溶液，若又出現(xiàn)白色沉淀，則產(chǎn)物中有酸式鹽．若二者都出現(xiàn)，為二者混合物．（可選的試劑為：氨水、NaOH溶液、稀硫酸、CaCl₂溶液）

Answer 1

分析 甲和NaOH溶液反應(yīng)生成氣體1，氣體1是含氫量最高的烴，為CH₄，根據(jù)元素守恒知甲中含有C元素，甲烷的物質(zhì)的量為0.15mol，根據(jù)C原子守恒得m（C）=0.15mol×12g/mol=1.8g，甲是二元化合物，另一種元素質(zhì)量為7.2g-1.8g=5.4g，向溶液1中連續(xù)滴加鹽酸，先產(chǎn)生白色沉淀，后沉淀溶解，則溶液1為偏鋁酸鹽，根據(jù)元素守恒知，溶液1為NaAlO₂，則n（Al）=$\frac{5.4g}{27g/mol}$=0.2mol，C、Al原子個數(shù)之比=0.15mol：0.2mol=3：4，則甲為Al₄C₃；
偏鋁酸鈉和氣體2反應(yīng)生成白色沉淀b為Al（OH）₃，氣體2為酸性氣體；
固體2和稀鹽酸反應(yīng)生成藍色溶液，固體2中含有Cu元素；固體1和溶液a混合得到溶液2和固體2，溶液2能溶解氫氧化鋁，向溶液2中連續(xù)通入氣體2，先產(chǎn)生白色沉淀，后沉淀溶解，則溶液2為強堿溶液，溶液2只能是Ba（OH）₂；固體1和液體a混合得到溶液2，則a為H₂O，且固體1中含有BaO，固體1為氧化物，所以還含有CuO；
根據(jù)質(zhì)量守恒得氣體2質(zhì)量=29.5g-1.8g-23.3g=4.4g，且氣體2為無色無味氣體，向氫氧化鋇溶液中通入氣體2，先生成白色沉淀后白色沉淀溶解，則氣體2為CO₂，n（CO₂）=$\frac{4.4g}{44g/mol}$=0.1mol，n（CuO）=$\frac{8g}{80g/mol}$=0.1mol、n（BaO）=$\frac{23.3g-8g}{153g/mol}$=0.1mol，n（H₂O）=$\frac{1.8g}{18g/mol}$=0.1mol，
乙中Ba、Cu、H、O、C原子個數(shù)之比=n（BaO）：n（CuO）：2n（H₂O）：[2n（CO₂）+n（BaO）+n（CuO）+n（H₂O）]：n（CO₂）=0.1mol：0.1mol：0.2mol：0.5mol：0.1mol=1：1：2：5：1，其化學式為BaCO₃•Cu（OH）₂或BaCu（OH）₂CO₃，據(jù)此分析解答．

解答 解：甲和NaOH溶液反應(yīng)生成氣體1，氣體1是含氫量最高的烴，為CH₄，根據(jù)元素守恒知甲中含有C元素，甲烷的物質(zhì)的量為0.15mol，根據(jù)C原子守恒得m（C）=0.15mol×12g/mol=1.8g，甲是二元化合物，另一種元素質(zhì)量為7.2g-1.8g=5.4g，向溶液1中連續(xù)滴加鹽酸，先產(chǎn)生白色沉淀，后沉淀溶解，則溶液1為偏鋁酸鹽，根據(jù)元素守恒知，溶液1為NaAlO₂，則n（Al）=$\frac{5.4g}{27g/mol}$=0.2mol，C、Al原子個數(shù)之比=0.15mol：0.2mol=3：4，則甲為Al₄C₃；
偏鋁酸鈉和氣體2反應(yīng)生成白色沉淀b為Al（OH）₃，氣體2為酸性氣體；
固體2和稀鹽酸反應(yīng)生成藍色溶液，固體2中含有Cu元素；固體1和溶液a混合得到溶液2和固體2，溶液2能溶解氫氧化鋁，向溶液2中連續(xù)通入氣體2，先產(chǎn)生白色沉淀，后沉淀溶解，則溶液2為強堿溶液，溶液2只能是Ba（OH）₂；固體1和液體a混合得到溶液2，則a為H₂O，且固體1中含有BaO，固體1為氧化物，所以還含有CuO；
根據(jù)質(zhì)量守恒得氣體2質(zhì)量=29.5g-1.8g-23.3g=4.4g，且氣體2為無色無味氣體，向氫氧化鋇溶液中通入氣體2，先生成白色沉淀后白色沉淀溶解，則氣體2為CO₂，n（CO₂）=$\frac{4.4g}{44g/mol}$=0.1mol，n（CuO）=$\frac{8g}{80g/mol}$=0.1mol、n（BaO）=$\frac{23.3g-8g}{153g/mol}$=0.1mol，n（H₂O）=$\frac{1.8g}{18g/mol}$=0.1mol，
乙中Ba、Cu、H、O、C原子個數(shù)之比=n（BaO）：n（CuO）：2n（H₂O）：[2n（CO₂）+n（BaO）+n（CuO）+n（H₂O）]：n（CO₂）=0.1mol：0.1mol：0.2mol：0.5mol：0.1mol=1：1：2：5：1，其化學式為BaCO₃•Cu（OH）₂或BaCu（OH）₂CO₃，
（1）通過以上分析知，甲為Al₄C₃，氣體1是甲烷，電子式為，故答案為：Al₄C₃；；
（2）氣體1是甲烷、固體2是CuO，加熱條件下，氣體1與固體2反應(yīng)，可產(chǎn)生另外一種氣體和一種固體，生成的氣體應(yīng)該是二氧化碳或CO、固體是Cu或Cu₂O，根據(jù)元素守恒知還應(yīng)該生成水，所以該反應(yīng)的化學方程式為4CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu+CO₂+2H₂O或8CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu₂O+CO₂+2H₂O或3CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+CO+2H₂O或6CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu₂O+CO+2H₂O，
故答案為：4CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu+CO₂+2H₂O或8CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu₂O+CO₂+2H₂O或3CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+CO+2H₂O或6CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu₂O+CO+2H₂O；
（3）通過以上分析知，乙為BaCO₃•Cu（OH）₂或BaCu（OH）₂CO₃，故答案為：BaCO₃•Cu（OH）₂或BaCu（OH）₂CO₃；
（4）氣體2是二氧化碳、溶液1為偏鋁酸鈉，足量二氧化碳和偏鋁酸鈉反應(yīng)生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉，離子方程式為CO₂+AlO₂^-+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；碳酸根離子和鋇離子反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀、碳酸氫根離子和鋇離子不反應(yīng)，所以其檢驗方法是：取反應(yīng)后的溶液少許于試管中，滴加過量的CaCl₂溶液，若出現(xiàn)白色沉淀，則產(chǎn)物中有正鹽；過濾后，向濾液中滴加NaOH溶液，若又出現(xiàn)白色沉淀，則產(chǎn)物中有酸式鹽．若二者都出現(xiàn)，為二者混合物，
故答案為：CO₂+AlO₂^-+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；取反應(yīng)后的溶液少許于試管中，滴加過量的CaCl₂溶液，若出現(xiàn)白色沉淀，則產(chǎn)物中有正鹽；過濾后，向濾液中滴加NaOH溶液，若又出現(xiàn)白色沉淀，則產(chǎn)物中有酸式鹽．若二者都出現(xiàn)，為二者混合物．

點評 本題考查無機物推斷，涉及鋁、Cu、Ba元素及其化合物知識，明確偏鋁酸鹽性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，結(jié)合原子守恒確定物質(zhì)化學式，題目難度中等．