Question

X、Y、Z、W均为中学化学中常见的单质或化合物，它们之间的关系如图所示（部分产物已略去）．
（1）若X为金属单质，W是某强酸的稀溶液，则Z和W反应生成Y的离子方程式为______．
（2）若X为非金属单质，W是空气的主要成分之一．它们之间转化时能量变化如上图a，请写出X+W→Z的热化学方程式：______．
（3）若X、Y为盐，W为强碱，X的水溶液显酸性，则反应Z+W→Y的离子方程式为______．
（4）若X为强碱，W为气态氧化物．常温时，将Y的水溶液露置于空气中，其pH随时间t变化可能如图的图b或图c所示（不考虑W的溶解和水的挥发）．
①若图b符合事实，则W为______（填化学式），此时图b中A______7（填“＞”“＜”“=”）
②若图c符合事实，则其pH变化的原因是______（用离子方程式表示）；已知图c中B＜7，Y的焰色反应为黄色，则Y溶液中各离子浓度由大到小的顺序是______．

Answer 1

解：（1）由转换关系知，A是变价金属，且为常见金属，为铁，Y和铁反应生成Z，Z和W反应生成Y，则Y是强氧化性酸硝酸，酸性条件下，硝酸根离子氧化亚铁离子生成铁离子，同时生成NO和水，离子反应方程式为3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案为：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（2）若X为非金属单质，W是空气的主要成分之一，Y和X反应生成Z，Z和W反应生成Y，X是变价非金属元素，为碳，W是氧气，根据图a知，碳和氧气反应生成一氧化碳的热化学反应方程式为：C（s）+O₂（g）=CO（g）△H=-110.6 kJ?mol^-1
，故答案为：C（s）+O₂（g）=CO（g）△H=-110.6 kJ?mol^-1；
（3）X、Y为盐，X的水溶液显酸性，说明X是强酸弱碱盐，W为强碱，盐和过量强碱反应生成盐，则X是铝盐，Z是氢氧化铝，Y是偏铝酸盐，氢氧化铝和强碱反应生成偏铝酸盐，离子方程式为：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）①常温时，将Y的水溶液露置于空气中，其pH随时间t变化为图b，溶液的pH不随时间而变化，所以Y不是还原性盐，则W是二氧化碳，Y是强碱弱酸盐，其溶液呈碱性，溶液的pH＞7，
故答案为：CO₂；＞；
②常温时，将Y的水溶液露置于空气中，其pH随时间t变化为图c，溶液的pH随时间的变化而减小，所以Y是还原性盐，为亚硫酸盐，已知图c中B＜7，Y的焰色反应为黄色，说明Y中含有钠元素，硫酸钠溶液呈中性，硫酸氢钠溶液呈酸性，所以Y是亚硫酸氢钠，亚硫酸氢根离子被氧气氧化生成硫酸，导致溶液酸性增强，溶液的pH减小，亚硫酸氢钠溶液中钠离子不水解，浓度最大，亚硫酸氢根离子水解但较微弱，主要以亚硫酸氢根离子存在，水和亚硫酸根离子都电离出氢离子，所以c（H⁺）＞c（SO₃^2-），溶液呈酸性，即亚硫酸氢根离子电离程度大于水解程度，所以c（SO₃^2-）＞c（OH^-），亚硫酸氢钠溶液中各种离子浓度大小顺序为：c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-），
故答案为：2HSO₃^-+O₂=2H⁺+2SO₄^2-；c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）．
分析：（1）由转换关系知，A是变价金属，且为常见金属，为铁，Y和铁反应生成Z，Z和W反应生成Y，则Y是强氧化性酸硝酸，酸性条件下，硝酸根离子氧化亚铁离子生成铁离子，同时生成NO和水；
（2）若X为非金属单质，W是空气的主要成分之一，Y和X反应生成Z，Z和W反应生成Y，X是变价非金属元素，为碳，W是氧气，根据反应物、生成物和反应热写出热化学反应方程式；
（3）若X、Y为盐，X的水溶液显酸性，说明X是强酸弱碱盐，W为强碱，盐和过量强碱反应生成盐，则X是铝盐，Z是氢氧化铝，Y是偏铝酸盐，氢氧化铝和强碱反应生成偏铝酸盐；
（4）①常温时，将Y的水溶液露置于空气中，其pH随时间t变化为图b，溶液的pH不随时间而变化，所以Y不是还原性盐，则W是二氧化碳，Y是强碱弱酸盐，其溶液呈碱性；
②常温时，将Y的水溶液露置于空气中，其pH随时间t变化为图c，溶液的pH随时间的变化而减小，所以Y是还原性盐，为亚硫酸盐，已知图c中B＜7，Y的焰色反应为黄色，说明Y中含有钠元素，硫酸钠溶液呈中性，硫酸氢钠溶液呈酸性，所以Y是亚硫酸氢钠，根据电荷守恒及电离程度和水解程度的关系确定溶液中离子浓度大小．
点评：本题考查元素化合物的特性和反应，用框图设问可以考查学生正向思维、逆向思维、发散和收敛思维，明确常见变价元素是解本题的关键，注意亚硫酸盐久置于空气中会被氧化成硫酸盐，为易错点．