Question

现有四种单质组成的合金A，为分析其成分，用此合金进行一系列实验，其过程及发生反应的现象如下图所示．

填写下列空白：
（1）A中含单质为为

Al、Si、C、Fe

写化学式）
（2）写出A中的某一单质与烧碱溶液反应的离子方程式

2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑或Si+2OH^-+H₂O=SiO₃^2-+2H₂↑

（3）写出固体F与硝酸反应的化学方程式，并标出电子转移的方向和数目

（4）将F与浓硝酸反应产生的气体依次通过足量的碳酸氢钠溶液、浓硫酸、足量Na₂O₂固体、水最终得到的气体与原气体的体积比为

1：6

．

Answer 1

分析：合金与氢氧化钠溶液反应，生成无色可燃气体B，B为H₂，合金可能含有Al、Si；
合金与氢氧化钠溶液反应，得到的无色溶液C，C中加入盐酸生成白色沉淀E，沉淀E加入过量盐酸，有白色固体，该白色固体为H₂SiO₃，向加入过量盐酸得到无色溶液中加过量氨水，生成白色沉淀，该白色沉淀为Al（OH）₃，故合金含有Si、Al，白色沉淀E为H₂SiO₃、Al（OH）₃；
固体D加入盐酸生成氢气与浅绿色溶液，浅绿色溶液中加入漂白粉，生成红褐色沉淀，为Fe（OH）₃，故D中含有铁，即合金中含有铁；
固体D加入盐酸后过滤得到不溶物F，F燃烧生成无色、无刺激性的气体G，与浓硝酸反应生成红棕色气体NO₂，F为碳符合转化关系与题意，G为CO₂，故合金中含有碳单质．

解答：解：合金与氢氧化钠溶液反应，生成无色可燃气体B，B为H₂，合金可能含有Al、Si；
合金与氢氧化钠溶液反应，得到的无色溶液C，C中加入盐酸生成白色沉淀E，沉淀E加入过量盐酸，有白色固体，该白色固体为H₂SiO₃，向加入过量盐酸得到无色溶液中加过量氨水，生成白色沉淀，该白色沉淀为Al（OH）₃，故合金含有Si、Al，白色沉淀E为H₂SiO₃、Al（OH）₃；
固体D加入盐酸生成氢气与浅绿色溶液，浅绿色溶液中加入漂白粉，生成红褐色沉淀，为Fe（OH）₃，故D中含有铁，即合金中含有铁；
固体D加入盐酸后过滤得到不溶物F，F燃烧生成无色、无刺激性的气体G，与浓硝酸反应生成红棕色气体NO₂，F为碳符合转化关系与题意，G为CO₂，故合金中含有碳单质，
（1）综合上述分析可知，A中含单质为：Al、Si、C、Fe；
故答案为：Al、Si、C、Fe；
（2）Al与Si都能与氢氧化钠溶液发生离子反应，反应的离子方程式为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑或Si+2OH^-+H₂O=SiO₃^2-+2H₂↑；
故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑或Si+2OH^-+H₂O=SiO₃^2-+2H₂↑；
（3）固体C与浓硝酸反应的化学方程式的方程式为：C+4HNO₃（浓）

△  .

CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，反应中电子转移数目为4，标出电子转移的方向和数目为：；
故答案为：；

（4）固体C与浓硝酸反应的化学方程式的方程式为：C+4HNO₃（浓）

△  .

CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，假定生成CO₂为1mol、NO₂为4mol，产生的气体依次通过足量的碳酸氢钠溶液，发生反应3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，生成

8

3

molHNO₃，

4

3

molNO，同时发生HNO₃+NaHCO₃=CO₂↑+H₂O，

8

3

molHNO₃可以生成

8

3

molCO₂，故出来气体中：CO₂为1mol+

8

3

mol=

11

3

mol，NO为

4

3

mol，及水蒸气．通过浓硫酸水被吸收，再通过足量Na₂O₂固体发生反应2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，

11

3

molCO₂生成

11

6

molO₂，再发生2NO+O₂=2NO₂，

4

3

molNO，消耗

2

3

molO₂，剩余O₂为

11

6

mol-

2

3

mol=

7

6

mol，生成NO₂

4

3

mol，最后发生反应4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，

4

3

molNO₂消耗

1

3

molO₂，最后剩余O₂为

7

6

mol-

1

3

mol=

5

6

mol，故最终得到的气体与原气体的体积比为

5

6

mol：（1mol+4mol）=1：6；
故答案为：1：6．

点评：以“无机框图题”的形式考查元素单质及其化合物的性质，涉及常用化学用语、氧化还原计算、化学计算等，难度较大，在熟练掌握元素化合物知识的基础上着重考查学生的发散思维、分析判断、逻辑思维以及对无机物知识的综合应用等能力，（4）中计算是易错点、难点，涉及过程较多，注意通过碳酸氢钠溶液有二氧化碳生成．