Question

【題目】A—J是中學(xué)化學(xué)中常見的物質(zhì)，它們之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下框圖所示（部分產(chǎn)物已略去）。已知A是一種高熔點(diǎn)物質(zhì)，J是一種紅褐色沉淀。C與D高溫下的反應(yīng)在工業(yè)生產(chǎn)上常用于焊接鋼軌。

請(qǐng)回答下列問題：

(1)A的化學(xué)式為___________。

(2)往H溶液中通入足量CO2，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是___________________。

G→J的化學(xué)方程式為________________________________________。

(3) 實(shí)驗(yàn)證明，硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)，硝酸越稀對(duì)應(yīng)還原產(chǎn)物中氮元素的化合價(jià)越低。某同學(xué)取-定量的C、E合金與一定量的很稀的硝酸充分反應(yīng)，反應(yīng)過程中無氣體放出。在反應(yīng)結(jié)束后的溶液中，逐滴加入一定濃度的氫氧化鈉溶液，所加氫氧化鈉的物質(zhì)的量與產(chǎn)生的沉淀的物質(zhì)的量（mol）的關(guān)系如圖所示。

試回答下列問題：

①圖中OC段沒有沉淀生成，此階段發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為：_________________。

②在DE段沒有沉淀的物質(zhì)的量沒有變化，則此階段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：___________；

③B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的沉淀量為_______ mol，C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)為________mol。

Answer 1

【答案】Al2O3 AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓ +HCO3- 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 H++OH-====H2O NH4++OH-==NH3·H2O 8.0×10-3或0.008 7

【解析】

J是一種紅褐色沉淀，則推出J為氫氧化鐵。A是一種高熔點(diǎn)物質(zhì)，電解A得到B與C，C與D高溫下的反應(yīng)在工業(yè)生產(chǎn)上常用于焊接鋼軌，考慮C與D的反應(yīng)為鋁熱反應(yīng)，則A為Al2O3，由轉(zhuǎn)化關(guān)系C+ Fe2O3A+E，所以C是Al，E是Fe；A能與氫氧化鈉溶液、鹽酸反應(yīng)，A為Al2O3，符合轉(zhuǎn)化關(guān)系，故B為O2 ；A與氫氧化鈉溶液生成H，A與鹽酸反應(yīng)生成I，故H為NaAlO2 ，I為AlCl3 ；E(Fe)與鹽酸反應(yīng)生成F，故F為FeCl2 ，F(FeCl2溶液)中加入氨水生成G，G在O2存在時(shí)加熱反應(yīng)產(chǎn)生Fe(OH)3，Fe(OH)3加熱分解產(chǎn)生D，故G為Fe(OH)2 ，D為Fe2O3，據(jù)此分析（1）、（2）問。

（3）根據(jù)圖像分析易知，OC段式過量的硝酸消耗氫氧化鈉所致，生成沉淀后，DE段沉淀量保持不變，說明銨根消耗氫氧根離子，隨后，氫氧化鋁沉淀被過量的氫氧化鈉溶解，而氫氧化鐵沉淀則不能被溶解，結(jié)合元素守恒分析計(jì)算。

根據(jù)上述分析可知，

（1）A為氧化鋁，其化學(xué)式為Al2O3；

（2）H為NaAlO2，往H溶液中通入足量CO2會(huì)生成偏鋁酸鈉和碳酸氫鈉，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：AlO2- +CO2+2H2O=Al(OH)3↓ +HCO3-；G→J是Fe(OH)2被氧化為Fe(OH)3，反應(yīng)方程式為：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；故答案為：AlO2- +CO2+2H2O=Al(OH)3↓ +HCO3-；4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；

（3）①圖中OC段沒有沉淀生成，說明硝酸過量，所以反應(yīng)的方程式是H++OH-====H2O。

②由于溶液中的金屬陽離子首先和氫氧化鈉反應(yīng)，當(dāng)沉淀達(dá)到最大值時(shí)，氫氧化再和溶液中的NH4＋反應(yīng)，所以DE段反應(yīng)的方程式是NH4+ +OH-====NH3·H2O；

③根據(jù)圖像可知，溶液中NH4＋的物質(zhì)的量是0.012mol，所以反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子是0.012mol×8＝0.096mol。金屬鋁是0.008mol，失去電子是0.024mol，所以根據(jù)電子的都是守恒可知，鐵失去的電子是0.096mol－0.024mol＝0.072mol，因此鐵的物質(zhì)的量是0.024mol，即生成氫氧化鐵是0.024mol，所以B點(diǎn)沉淀的物質(zhì)的量是0.024mol＋0.008mol＝0.032mol。生成0.008mol氫氧化鋁和0.024mol氫氧化鐵消耗的氫氧化鈉是0.096mol，因此氫氧化鈉溶液的體積是0.096mol÷4mol/L＝0.024L＝24mL，所以C點(diǎn)是31mL－24mL＝7mL。