Question

2．X、Y、Z、W、M五種化合物均由短周期元素組成，其中Z含有四種元素，X、Y、Z、M的焰色反應(yīng)均為黃色，M為淡黃色粉末，可用于呼吸面具和潛水艇中氧氣的來源，W為無色無味氣體．這四種化合物具有下列轉(zhuǎn)化關(guān)系（如圖1）（反應(yīng)條件和反應(yīng)中產(chǎn)生的水均已略去）．請(qǐng)回答：

Ⅰ（1）寫出W與M發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：2CO₂+2Na₂O₂═2Na₂CO₃+O₂．
（2）Z與Y在溶液中反應(yīng)的離子方程式是HCO₃^-+OH^-═CO₃^2-+H₂O．
Ⅱ．某無色透明溶液中可能含有Fe³⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、Al³⁺、NH₄⁺，加入Na₂O₂并加熱，產(chǎn)生沉淀或氣體的物質(zhì)的量與Na₂O₂的物質(zhì)的量關(guān)系如圖2所示．請(qǐng)回答：溶液中肯定沒有Fe³⁺、Cu²⁺離子；沉淀部分減少時(shí)的離子方程式為Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
Ⅲ．某同學(xué)配制0.1mol•L^-1的Na₂CO₃溶液，則在該溶液中，下列關(guān)系不正確的e
a．c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）=0.1mol/L
b．c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）
c．c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-）
d．c（OH^-）=c（H⁺）+c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）
e．c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）=2c（Na⁺）

Answer 1

分析 Ⅰ．X、Y、Z、M的焰色反應(yīng)均為黃色，則X、Y、Z、M含有鈉元素，M為淡黃色粉末，則M為Na₂O₂，可用于呼吸面具和潛水艇中氧氣的來源，W為無色無味氣體，W與過氧化鈉反應(yīng)生成氧氣，則W為CO₂，所以X為Na₂CO₃，Z含有四種元素，Y中含有鈉元素，Y與Z反應(yīng)生成碳酸鈉，則Y為NaOH，Z為NaHCO₃，據(jù)此答題；
Ⅱ．根據(jù)無色透明溶液可判斷Fe³⁺、Cu²⁺是否存在，根據(jù)圖象可知，加入過氧化鈉與水反應(yīng)，2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，加入氫氧化鈉溶液，有沉淀產(chǎn)生及生成氣體的物質(zhì)的量與過氧化鈉的物質(zhì)的量關(guān)系，可判斷NH₄⁺、Mg²⁺、Al³⁺是否存在，據(jù)此答題；
Ⅲ．Na₂CO₃在溶液中存在下列關(guān)系：Na₂CO₃ =2Na⁺+CO₃^2-； CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；H₂O?H⁺+OH^-，據(jù)此答題．

解答 解：Ⅰ．X、Y、Z、M的焰色反應(yīng)均為黃色，則X、Y、Z、M含有鈉元素，M為淡黃色粉末，則M為Na₂O₂，可用于呼吸面具和潛水艇中氧氣的來源，W為無色無味氣體，W與過氧化鈉反應(yīng)生成氧氣，則W為CO₂，所以X為Na₂CO₃，Z含有四種元素，Y中含有鈉元素，Y與Z反應(yīng)生成碳酸鈉，則Y為NaOH，Z為NaHCO₃，
1）W與M發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CO₂+2Na₂O₂═2Na₂CO₃+O₂，
故答案為：2CO₂+2Na₂O₂═2Na₂CO₃+O₂；
（2）Z與Y在溶液中反應(yīng)的離子方程式是HCO₃^-+OH^-═CO₃^2-+H₂O，
故答案為：HCO₃^-+OH^-═CO₃^2-+H₂O；
Ⅱ、由于溶液透明無色，那么一定不存在Fe³⁺、Cu²⁺，因?yàn)閮烧叻謩e為黃綠色和藍(lán)色，加入過氧化鈉與水反應(yīng)，2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，在0.3-0.35mol這一段內(nèi)，共溶解氫氧化鋁沉淀0.1mol，則根據(jù)Al³⁺～Al（OH）₃～[Al（OH）₄]^-，所以鋁離子的物質(zhì)的量是0.1mol，在0～0.3mol過氧化鈉這一段，生成沉淀量最大，是氫氧化鎂和氫氧化鋁的混合物，所以含有氫氧化鎂，所以溶液中含有Mg²⁺、Al³⁺，根據(jù)氣體的量，當(dāng)加入0.3mol過氧化鈉時(shí)，理論上會(huì)產(chǎn)生0.15mol的氧氣，此時(shí)生成氣體共0.25mol，所以會(huì)生成0.1mol的氨氣，所以溶液中有銨根離子，沉淀部分減少時(shí)反應(yīng)為氫氧化鋁溶于氫氧化鈉溶液，離子反應(yīng)方程式為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Fe³⁺、Cu²⁺；Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
Ⅲ、Na₂CO₃在溶液中存在下列關(guān)系：Na₂CO₃ =2Na⁺+CO₃^2-； CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；H₂O?H⁺+OH^-，所以在0.1mol•L^-1的Na₂CO₃溶液中，
a．根據(jù)元素守恒有c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）=0.1mol/L，故a正確；
b．離子濃度大小關(guān)系為：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺），故b正確；
c．根據(jù)溶液呈電中性可知：c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-），故c正確；
d．根據(jù)質(zhì)子守恒有：c（OH^-）=c（H⁺）+c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃），故d正確；
e．根據(jù)物料守恒有：c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）=$\frac{1}{2}$c（Na⁺），故e錯(cuò)誤，
故選e．

點(diǎn)評(píng) 本題考查無機(jī)物推斷，涉及物質(zhì)的量的計(jì)算、物質(zhì)推斷、氯氣性質(zhì)等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析推斷能力及計(jì)算能力，知道圖2中各個(gè)裝置的作用及發(fā)生的反應(yīng)，題目難度中等