Question

2．I：A、B、C、D均為中學(xué)化學(xué)中常見的物質(zhì)，它們之間轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖（部分產(chǎn)物已略去）：

試回答：
（1）若D是具有氧化性的單質(zhì)，則屬于主族的金屬A為Na（填元素符號），若D是金屬，C溶液在儲存時(shí)應(yīng)加人少最D，其理由是（用必要的文字和離子方程式表示）加入少量鐵，防止Fe²⁺被氧化為Fe³⁺：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
（2）若A、B、C為含同一種金屬元素的無機(jī)化合物．在溶液中A和C反應(yīng)生成B．請寫出B轉(zhuǎn)化為C的所有可能的離子力程式Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O、Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（3）化合物B經(jīng)過一系列反應(yīng)可以得到單質(zhì)E，將一定質(zhì)量的Mg和E的混合物投人500m1稀硫酸中，固體全部溶解并產(chǎn)生氣體．待反應(yīng)完全后．向所得溶液中加人NaOH溶液，生成沉淀的物質(zhì)的量與加人溶液的體積關(guān)系如圖2所示：則固體混合物中Mg的質(zhì)量為3.6克；NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為5.0mol/L．
II：某一離子反應(yīng)體系有反應(yīng)物和產(chǎn)物共以下六種：MnO₄^-、H⁺、O₂、H₂O、H₂O₂、Mn²⁺已知該反應(yīng)中的H₂O₂只發(fā)生如下過程：H₂O₂→O₂
（4）該反應(yīng)中的還原劑是H₂O₂．該反應(yīng)中．發(fā)生還原反應(yīng)的過程是MnO₄^-→Mn²⁺．
（5）溶液隨著酸性的增強(qiáng)氧化性不斷增強(qiáng)，應(yīng)選擇稀硫酸（選填“稀硫酸”或“濃鹽酸”）進(jìn)行KMnO₄溶液的酸化．
（6）如反應(yīng)轉(zhuǎn)移了0.6mo1電子，則產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為6.72L．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）D是具有氧化性的單質(zhì)，A元素屬于短周期主族金屬元素，根據(jù)反應(yīng)關(guān)系可知A為Na，B為Na₂O，D為O₂，C為Na₂O₂；若D為金屬，由轉(zhuǎn)化關(guān)系可知為變價(jià)金屬，應(yīng)為Fe，則C含有Fe²⁺，具有還原性；
（2）若A、B、C為含同一種金屬元素的無機(jī)化合物，在溶液中A和C反應(yīng)生成B．判斷為：Al³⁺→Al（OH）₃→AlO₂^-；D為OH^-；或AlO₂^-→Al（OH）₃→Al³⁺；D為H⁺；
（3）由圖可知，200～240mL為氫氧化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)，可知n[Mg（OH）₂]=0.15mol，根據(jù)Mg元素守恒可知：m（Mg）=0.15mol×24g/mol=3.6g，沉淀最大時(shí)為氫氧化鎂、氫氧化鋁，故n[Al（OH）₃]=0.35mol-0.15mol=0.2mol，根據(jù)電荷守恒計(jì)算；
Ⅱ．由H₂O₂→O₂知，雙氧水在反應(yīng)中作還原劑，所以還必須有氧化劑參加反應(yīng)，在反應(yīng)中得電子化合價(jià)降低，根據(jù)化合價(jià)知，高錳酸根離子作氧化劑，還原產(chǎn)物是錳離子，同時(shí)反應(yīng)后生成水，反應(yīng)的離子方程式為2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑，結(jié)合離子方程式解答該題．

解答 解：Ⅰ．（1）D是具有氧化性的單質(zhì)，A元素屬于短周期主族金屬元素，根據(jù)反應(yīng)關(guān)系可知A為Na，B為Na₂O，D為O₂，C為Na₂O₂；若D為金屬，由轉(zhuǎn)化關(guān)系可知為變價(jià)金屬，應(yīng)為Fe，則C含有Fe²⁺，具有還原性，保存時(shí)應(yīng)反之氧化，原理是2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，
故答案為：Na；加入少量鐵，防止Fe²⁺被氧化為Fe³⁺：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
（2）若A、B、C為含同一種金屬元素的無機(jī)化合物，在溶液中A和C反應(yīng)生成B．判斷為：Al³⁺→Al（OH）₃→AlO₂^-；A為Al³⁺；B為Al（OH）₃；C為AlO₂^-；D為NaOH；或AlO₂^-→Al（OH）₃→Al³⁺；A、AlO₂^-；B、Al（OH）₃；C、Al³⁺；D為H⁺；B轉(zhuǎn)化為C的所有可能的離子方程式為生成氫氧化鋁沉淀，在酸或堿中溶解的離子方程式，反應(yīng)的離子方程式為：Al（OH）₃+3H⁺═Al³⁺+3H₂O；Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O；
故答案為：Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O、Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（3）合物Al（OH）₃經(jīng)過一系列反應(yīng)可以得到單質(zhì)E為Al，將一定質(zhì)量的Mg和Al的混合物投入500mL稀硫酸中，固體全部溶解并產(chǎn)生氣體，待反應(yīng)完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，
由圖可知，200～240mL為氫氧化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)，可知n[Mg（OH）₂]=0.15mol，根據(jù)Mg元素守恒可知：m（Mg）=0.15mol×24g/mol=3.6g，
沉淀最大時(shí)為氫氧化鎂、氫氧化鋁，故n[Al（OH）₃]=0.35mol-0.15mol=0.2mol，根據(jù)電荷守恒可知，20～200mL消耗氫氧化鈉的物質(zhì)的量等金屬提供電子物質(zhì)的量，故n（NaOH）=0.15mol×2+0.2mol×3=0.9mol，則c（NaOH）=$\frac{0.9mol}{0.2L-0.02L}$=5mol/L，
故答案為：3.6；5.0mol/L；
Ⅱ．反應(yīng)的離子方程式為2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑，
（4）反應(yīng)中生成氧氣，H₂O₂被氧化，為還原劑，MnO₄^-被還原生成Mn²⁺，故答案為：H₂O₂；MnO₄^-；Mn²⁺；
（5）高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，可氧化鹽酸生成氯氣，可應(yīng)用硫酸酸化，故答案為：稀硫酸；
（6）2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑反應(yīng)中，Mn元素化合價(jià)由+7價(jià)降低到+2價(jià)，由方程式可知生成5mol氧氣轉(zhuǎn)移10mol電子，則如反應(yīng)轉(zhuǎn)移了0.6mo1電子，產(chǎn)生的氧氣0.3mol，氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為0.3mol×22.4L/mol=6.72L，
故答案為：6.72．

點(diǎn)評 本題考查無機(jī)物推斷，屬于開放性題目，側(cè)重于學(xué)生的分析、計(jì)算能力的考查，需要學(xué)生熟練掌握元素化合物知識，（3）中計(jì)算關(guān)鍵清楚個(gè)階段發(fā)生的反應(yīng)，注意利用守恒思想解答，難度中等．