Question

【题目】现有金属单质A、B、C和气体甲、乙、丙以及物质D、E、F、G、H，它们之间的相互转化关系如图1所示（图中有些反应的生成物和反应的条件没有标出）．

请回答下列问题：
（1）写出下列物质的化学式：B、丙、乙 ．
（2）写出下列反应的离子方程式：
反应①；
反应⑤；
反应⑥ ．
（3）将0.4g D和1.06g Na2CO3混合并配成溶液，向溶液中滴加0.1molL﹣1稀盐酸．在如图2所示的坐标系中画出能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2的物质的量的关系图象 ．
（4）将18.4 g D 和NaHCO3固体混合物，在密闭容器中加热到约250℃，经充分反应后排出气体，冷却，称得剩余固体质量为16.6 g。试计算混合物中NaOH的质量分数。(请写出计算过程)

Answer 1

【答案】
（1）Al；HCl；Cl2
（2）2Na+2H2O=2Na++2OH﹣+H2↑；Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl﹣；Fe3++3OH﹣=Fe（OH）3↓
（3）
（4）解：若设NaOH和NaHCO3按1∶1反应：

NaHCO3＋	NaOH Na2CO3＋H2O	m
84	40	18
8.4g	4.0g	18.4 g－16.6 g＝1.8 g

8.4 g＋4.0 g＝12.4 g＜18.4 g，说明反应不是按上述比率进行反应。
若NaHCO3过量，由于受热会发生分解，其差值还会增大。与题意不合。
若NaOH过量，由于受热不会分解，不影响其差值，符合题意。
过量的NaOH质量为18.4 g－8.4g-4g＝6.0g
m（NaOH）＝4.0 g＋6.0g＝10.0g
NaOH的质量分数＝ ×100%＝54.3%。
【解析】金属单质A的焰色反应为黄色，应为Na，与水反应生成的气体甲为H2 ， D为NaOH，黄绿色气体乙为Cl2 ， 则丙为HCl，E为盐酸，能与NaOH反应生成氢气的B为Al，红褐色沉淀H为Fe(OH)3 ， 则C为Fe，F为FeCl2 ，G为FeCl3 ， （1）由以上分析可知B为Al，丙为HCl，乙为Cl2。（2）根据上述分析，反应①为Na与水的反应，反应的离子方程2Na+2H2O=2Na++2OH﹣+H2↑；反应⑤是氯气与FeCl2反应生成FeCl3 ，反应的离子方程式为Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl﹣；反应⑥是NaOH与FeCl3反应生成Fe(OH)3红褐色沉淀，则反应的离子方程式为Fe3++3OH﹣=Fe（OH）3↓。（3）0.4g NaOH的物质的量为0.4g÷40g/mol=0.01mol，1.06g Na2CO3的物质的量为0.01mol，两者混合并配成溶液，向溶液中滴加0.1molL﹣1稀盐酸，首先发生NaOH+HCl=NaCl+H2O、消耗HCl0.01mol，然后发生Na2CO3+HCl=NaHCO3+HCl，消耗HCl0.01mol，最后发生NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O，消耗HCl0.01mol，据上述数据，画出盐酸的体积和生成CO2的物质的量的关系图象为 。（4）若设NaOH和NaHCO3按1∶1反应：

NaHCO3＋	NaOH Na2CO3＋H2O	m
84	40	18
8.4g	4.0g	18.4 g－16.6 g＝1.8 g

8.4 g＋4.0 g＝12.4 g＜18.4 g，说明反应不是按上述比率进行反应。
若NaHCO3过量，由于受热会发生分解，其差值还会增大。与题意不合。
若NaOH过量，由于受热不会分解，不影响其差值，符合题意。
过量的NaOH质量为18.4 g－8.4g-4g＝6.0g
m（NaOH）＝4.0 g＋6.0g＝10.0g
NaOH的质量分数＝ ×100%＝54.3%。

第一步推断物质：推断题解题最重要的1、寻找题眼（突破口）：根据题目条件可直接判断某物质或某反应
2、依据元素守恒原则，可通过反应物（或生成物）所含元素推测生成物可能含有的元素（或反应物），再根据常见反应或某些特殊条件（如该物质的摩尔质量）推测、确定物质的化学式。
本题最明显的突破口是:1、金属A为Na（金属、焰色为黄色）2、乙为Cl2（黄绿色气体）3、H为Fe（OH）3（红褐色沉淀）
间接判断：4、A金属钠与水生成氢气和氢氧化钠，则气体甲为氢气，物质D为NaOH；5、甲（H2）与乙（Cl2）生成气体丙（HCl），则E为盐酸；6金属B与物质D（NaOH）反应生成气体甲（H2），则金属B为铝；7由反应④⑤⑥(乙为Cl2、E为盐酸、H为Fe（OH）3、D为NaOH)判断出金属C为铁，物质F为氯化亚铁（FeCl2），物资G为氯化铁（FeCl3）
第二步：按要求解题
（1）B为Al，丙为HCl，乙为Cl2
（2）①为Na与水：2Na+2H2O=2Na++2OH﹣+H2↑
⑤是气与FeCl2：Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl﹣
⑥NaOH与FeCl3：Fe3++3OH=Fe（OH）3↓
（3）本题关键考虑反应的先后顺序:0.4g D（NaOH）和1.06g Na2CO3（即0.01molNaOH，0.01moNa2CO3）混合，与盐酸反应顺序：
1、氢氧化钠与盐酸中和，消耗盐酸0.01mol，不产生气体
2、碳酸钠与盐酸反应，由于一开始碳酸钠过量，盐酸少量，所以反应要分2步进行：Na2CO3HCl→NaHCO3HCl→CO2↑
Na2CO3+HCl=NaHCO3+HCl，需再次消耗盐酸0.01mol，无气体生成
NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O，再次消耗HCl0.01mol，产生0.01molCO2↑
再加盐酸，不再反应。
（4）写出可能反应：2NaHCO3 =Na2CO3+H2O+CO2↑；

NaCO3＋

NaOH =Na2CO3＋H2O

分析：NaOH的物质的量大于NaHCO3的物质的量时，剩余固体为氢氧化钠和碳酸钠混合物，NaOH的物质的量小于等于NaHCO3的物质的量时，剩余固体为碳酸钠。所以本题需采用极值法分析。
1、NaOH的物质的量等于NaHCO3的物质的量时：剩余固体为碳酸钠：

NaHCO3＋	NaOH = Na2CO3＋H2O
84	40 差值=18
	固体质量差=18.4-16.6=1.8g

可以求出反应的NaHCO3的质量为8.4g，反应的NaOH的质量为4g
则8.4 g＋4.0 g＝12.4 g，说明有反应物剩余18.4-12.4=6g
2、NaOH的物质的量小于NaHCO3的物质的量时：（若碳酸氢钠剩余6g，继续分解造成质量差值大于1.8g，与题意不符）
3、NaOH的物质的量大于NaHCO3的物质的量时：（若氢氧化钠剩余6g，不反应，质量不再变化，满足题目要求）
则原固体含NaOH质量为4+6=10g，再求其质量分数即可。