Question

無機(jī)化合物A主要用于藥物制造．在一定條件下，2.30g固體A與5.35g NH₄Cl固體恰好完全反應(yīng)，生成固體B和4.48L氣體C（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．氣體C極易溶于水得到堿性溶液，電解無水B可生成一種短周期元素的金屬單質(zhì)D和氯氣．由文獻(xiàn)資料知道：工業(yè)上物質(zhì)A可用金屬D與液態(tài)的C在硝酸鐵催化下反應(yīng)來制備A物質(zhì)，純凈的A物質(zhì)為白色固體，但制得的粗品往往是灰色的；物質(zhì)A的熔點(diǎn)390℃，沸點(diǎn)430℃，密度大于苯或甲苯，遇水反應(yīng)劇烈，也要避免接觸酸、酒精．在空氣中A緩慢分解，對(duì)其加強(qiáng)熱則猛烈分解，在750～800℃分解為化合物E和氣體C．
回答下列問題：
（1）A的化學(xué)式

 

，C的電子式為

 

．
（2）A與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（3）A在750～800℃分解的方程式為

 

，制得的粗品往往是灰色的，其可能的原因是

 

．
（4）久置的A可能大部分變質(zhì)而不能使用，需要將其銷毀．遇到這種情況，可用苯或甲苯將其覆蓋，然后緩慢加入用苯或甲苯稀釋過的無水乙醇，試解釋其化學(xué)原理．

 

 

．
（5）工業(yè)制備單質(zhì)D的流程圖如圖：

①步驟①中操作名稱是

 

．
②試用平衡移動(dòng)原理解釋步驟②中減壓的目的是

 

．
（6）寫出D的重氫化合物與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：無機(jī)物的推斷

專題：推斷題

分析：（1）在一定條件下，2.30g固體A與5.35gNH₄Cl固體恰好完全反應(yīng)，生成固體B和4.48L氣體C （標(biāo)準(zhǔn)狀況），氣體C極易溶于水得到堿性溶液，可推知C為NH₃，電解無水B可生成一種短周期元素的金屬單質(zhì)D和氯氣，B為金屬D氯化物，4.48L氨氣的物質(zhì)的量=

4.48L

22.4L/mol

=0.2mol，其質(zhì)量=0.2mol×17g/mol=3.4g，根據(jù)質(zhì)量守恒可知B的質(zhì)量為2.3g+5.35g-3.4g=4.25g，NH₄Cl的摩爾質(zhì)量為53.5g/mol，5.35gNH₄Cl為0.1mol，若D為ⅡA族金屬，則固體A與NH₄Cl固體反應(yīng)可表為：A+NH₄Cl→DCl₂+NH₃，根據(jù)Cl原子守恒，DCl₂的物質(zhì)的量=0.05mol，其摩爾質(zhì)量=

4.25g

0.05mol

=85g/mol，D的相對(duì)分子質(zhì)量=85-71=14，不符合題意，若D為ⅠA族金屬，則固體A與NH₄Cl固體反應(yīng)可表為：A+NH₄Cl→DCl+NH₃，根據(jù)Cl原子守恒，DCl的物質(zhì)的量=0.1mol，其摩爾質(zhì)量=

4.25g

0.1mol

=42.5g/mol，D的相對(duì)分子質(zhì)量=42.5-35.5=7，故D為Li，可推知B為LiCl，那么2.3g化合物A中含Li元素也為 0.1mol，再根據(jù)質(zhì)量守恒和原子守恒（原子的種類和數(shù)目反應(yīng)前后相同），則2.3gA中含有N原子為0.2mol-0.1mol=0.1mol，含有H原子為0.2mol×4-0.4mol=0.2mol，可推知A是LiNH₂；
（2）根據(jù)化合物A（LiNH₂）遇水強(qiáng)烈水解，能生成LiOH和NH₃，所以其與鹽酸反應(yīng)生成LiCl、NH₄Cl；
（3）LiNH₂中N原子與H原子數(shù)目之比為1：2，NH₃中N原子與H原子數(shù)目之比為1：3，故化合物E含有Li、N元素，應(yīng)為Li₃N，根據(jù)質(zhì)原子守恒書寫方程式為；制得的產(chǎn)物中含有雜質(zhì)鐵，使粗品往往是灰色；
（4）LiNH₂密度大于苯或甲苯且不溶于它們，所以可用苯或甲苯進(jìn)行覆蓋；乙醇羥基上的氫較活潑，故也可以跟LiNH₂反應(yīng)，但是由于醇羥基上的氫比水中氫不活潑，故此反應(yīng)進(jìn)行較緩慢，可將其銷毀又不會(huì)有危險(xiǎn)；
（5）①、通過工業(yè)制備單質(zhì)Li的流程圖可知：步驟①是要從LiCl溶液獲得LiCl﹒H₂O晶體，所以，其操作應(yīng)為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌；
②、步驟②中存在平衡：LiCl﹒H₂O（s）?LiCl （s）+H₂O（g），結(jié)合壓強(qiáng)對(duì)平衡移動(dòng)影響分析解答；
（6）根據(jù)水解原理解答：LiD中陽離子與水電離的氫氧根離子結(jié)合，而陽離子與水電離的氫離子結(jié)合．

解答： （1）在一定條件下，2.30g固體A與5.35gNH₄Cl固體恰好完全反應(yīng)，生成固體B和4.48L氣體C （標(biāo)準(zhǔn)狀況），氣體C極易溶于水得到堿性溶液，可推知C為NH₃，電解無水B可生成一種短周期元素的金屬單質(zhì)D和氯氣，B為金屬D氯化物，4.48L氨氣的物質(zhì)的量=

4.48L

22.4L/mol

=0.2mol，其質(zhì)量=0.2mol×17g/mol=3.4g，根據(jù)質(zhì)量守恒可知B的質(zhì)量為2.3g+5.35g-3.4g=4.25g，NH₄Cl的摩爾質(zhì)量為53.5g/mol，5.35gNH₄Cl為0.1mol，若D為ⅡA族金屬，則固體A與NH₄Cl固體反應(yīng)可表為：A+NH₄Cl→DCl₂+NH₃，根據(jù)Cl原子守恒，DCl₂的物質(zhì)的量=0.05mol，其摩爾質(zhì)量=

4.25g

0.05mol

=85g/mol，D的相對(duì)分子質(zhì)量=85-71=14，不符合題意，若D為ⅠA族金屬，則固體A與NH₄Cl固體反應(yīng)可表為：A+NH₄Cl→DCl+NH₃，根據(jù)Cl原子守恒，DCl的物質(zhì)的量=0.1mol，其摩爾質(zhì)量=

4.25g

0.1mol

=42.5g/mol，D的相對(duì)分子質(zhì)量=42.5-35.5=7，故D為Li，可推知B為LiCl，那么2.3g化合物A中含Li元素也為 0.1mol，再根據(jù)質(zhì)量守恒和原子守恒（原子的種類和數(shù)目反應(yīng)前后相同），則2.3gA中含有N原子為0.2mol-0.1mol=0.1mol，含有H原子為0.2mol×4-0.4mol=0.2mol，可推知A是LiNH₂，氨氣的電子式為：，
故答案為：LiNH₂；；
（2）根據(jù)化合物A（LiNH₂）遇水強(qiáng)烈水解，能生成LiOH和NH₃，所以其與鹽酸反應(yīng)生成LiCl、NH₄Cl，反應(yīng)方程式為：LiNH₂+2HCl=LiCl+NH₄Cl，
故答案為：LiNH₂+2HCl=LiCl+NH₄Cl；
（3）LiNH₂中N原子與H原子數(shù)目之比為1：2，NH₃中N原子與H原子數(shù)目之比為1：3，故化合物E含有Li、N元素，應(yīng)為Li₃N，反應(yīng)方程式為：3LiNH₂

750～800℃  .

Li₃N+2NH₃ ；制得的產(chǎn)物中含有雜質(zhì)鐵，使粗品往往是灰色，
故答案為：3LiNH₂

750～800℃  .

Li₃N+2NH₃ ；制得的產(chǎn)物中含有雜質(zhì)鐵；
（4）LiNH₂密度大于苯或甲苯且不溶于它們，所以可用苯或甲苯進(jìn)行覆蓋；乙醇羥基上的氫較活潑，故也可以跟LiNH₂反應(yīng)，方程式為LiNH₂+C₂H₅OH-→C₂H₅OLi+NH₃，但是由于醇羥基上的氫比水中氫不活潑，故此反應(yīng)進(jìn)行較緩慢，可將其銷毀又不會(huì)有危險(xiǎn)，
故答案為：LiNH₂密度大于苯或甲苯且不溶于它們，所以可用苯或甲苯進(jìn)行覆蓋；乙醇羥基上的氫較活潑，故也可以跟LiNH₂反應(yīng)，方程式為LiNH₂+C₂H₅OH-→C₂H₅OLi+NH₃，但是由于醇羥基上的氫比水中氫不活潑，故此反應(yīng)進(jìn)行較緩慢，可將其銷毀又不會(huì)有危險(xiǎn)．
（5）通過工業(yè)制備單質(zhì)Li的流程圖可知：步驟①是要從LiCl溶液獲得LiCl﹒H₂O晶體，所以，其操作應(yīng)為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌．步驟②是要將LiCl﹒H2O晶體在減壓、干燥的氯化氫氣氛中加熱（200℃）生成無水LiCl，然后經(jīng)步驟③電解熔融的LiCl制得金屬Li，則：
①步驟①中的操作己經(jīng)有過濾、洗滌，還應(yīng)有“蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶”，
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；
②LiCl﹒H₂O晶體脫去結(jié)晶水生成無水LiCl的反應(yīng)：LiCl﹒H₂O（s）?LiCl （s）+H₂O（g），是一個(gè)擴(kuò)大氣體體積的反應(yīng)，所以減小壓強(qiáng)，有利于平衡LiCl﹒H₂O（s）?LiCl （s）+H₂O（g），向正方向移動(dòng)，有利于無水LiCl的制備． 
故答案為：存在平衡：LiCl?H₂O（s）?LiCl（s）+H₂O（g），減小壓強(qiáng)，有利于平衡向正方向移動(dòng)，有利于無水LiCl的制備；
（6）LiD中陽離子與水電離的氫氧根離子結(jié)合，而陽離子與水電離的氫離子結(jié)合，反應(yīng)方程式為：LiD+H₂O=LiOH+HD↑，
故答案為：LiD+H₂O=LiOH+HD↑．

點(diǎn)評(píng)：本題考查無機(jī)物推斷、化學(xué)實(shí)驗(yàn)等，題目素材比較陌生，增大題目難度，側(cè)重考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的遷移應(yīng)用與綜合分析解決問題能力，對(duì)學(xué)生的邏輯推理有較高的要求，計(jì)算推斷金屬D為Li是關(guān)鍵，難度較大．