Question

14．（Ⅰ）磷是生物體中不可缺少的元素之一，在自然界中磷總是以磷酸鹽的形式出現(xiàn)的，例如磷酸鈣礦Ca₃（PO₄）₂、磷灰石Ca₅F（PO₄）₃等．
（1）磷的某種核素中，中子數(shù)比質(zhì)子數(shù)多1，則表示該核素的原子符號(hào)為．
（2）磷酸鈣與焦炭、石英砂混合，在電爐中加熱到1500℃生成白磷，反應(yīng)為：
2Ca₃（PO₄）₂+6SiO₂=6CaSiO₃+P₄O₁₀       10C+P₄O₁₀=P₄↑+10CO↑
上述反應(yīng)中的各種物質(zhì)，屬于酸性氧化物的有SiO₂、P₄O₁₀．
（3）白磷有劇毒，不慎沾到皮膚上，可用CuSO₄溶液沖洗解毒．白磷可與熱的CuSO₄溶液反應(yīng)生成磷化亞銅，與冷溶液則析出銅，反應(yīng)方程式分別（均未配平）為：
①P₄+CuSO₄+H₂O→Cu₃P+H₃PO₄+H₂SO₄
②P₄+CuSO₄+H₂O→Cu+H₃PO₄+H₂SO₄
反應(yīng)①中，氧化劑為CuSO₄ 和P₄，若上述兩反應(yīng)中被氧化的P₄的物質(zhì)的量相等，則消耗的CuSO₄的物質(zhì)的量之比為1：1．
（Ⅱ）離子交換膜是一類具有離子交換功能的高分子材料．一容器被離子交換膜分成左右兩部分，如右圖所示．若該交換膜為陽離子交換膜（只允許陽離子自由通過），左邊充滿鹽酸酸化的H₂O₂溶液，右邊充滿滴有KSCN溶液的FeCl₂溶液（足量），一段時(shí)間后右邊可觀察到的現(xiàn)象：溶液由淺綠色變紅色，若該交換膜為陰離子交換膜（只允許陰離子自由通過），左邊充滿含2mol NH₄Al（SO₄）₂的溶液，右邊充滿含3mol Ba（OH）₂的溶液，當(dāng)有2mol SO₄^2-通過交換膜時(shí)（若反應(yīng)迅速完全），則左右兩室沉淀的物質(zhì)的量之比為2：3．
（Ⅲ）某初級(jí)石墨中含SiO₂（7.8%）、Al₂O₃（5.1%）、Fe₂O₃（3.1%）和MgO（0.5%）等雜質(zhì)，利用相關(guān)工藝可進(jìn)行提純與綜合利用．通入一定量的N₂后，在1500℃下與Cl₂充分反應(yīng)得到純化石墨與氣體混合物，然后降溫至80℃，分別得到不同狀態(tài)的兩類物質(zhì)a和b．（注：石墨中氧化物雜質(zhì)均轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氯化物，SiCl₄的沸點(diǎn)為57.6℃，金屬氯化物的沸點(diǎn)均高于150℃．）
（1）若a與過量的NaOH溶液反應(yīng)，可得兩種鹽，其中一種鹽的水溶液具有粘合性，化學(xué)反應(yīng)方程式為SiCl₄+6NaOH=Na₂SiO₃+4NaCl+3H₂O．
（2）若b與過量的NaOH溶液充分反應(yīng)后，過濾，所得濾液中陰離子有Cl^-、OH^-、AlO₂^-．

Answer 1

分析 （Ⅰ）（1）P元素的原子序數(shù)是15，中子數(shù)比質(zhì)子數(shù)多1，中子數(shù)為16，根據(jù)核素的表示方法來書寫；
（2）酸性氧化物是能和堿反應(yīng)生成鹽和水的化合物；
（3）化合價(jià)降低元素所在的反應(yīng)物是氧化劑，根據(jù)電子守恒來計(jì)算消耗的CuSO₄的物質(zhì)的量之比；
（Ⅱ）亞鐵離子通過陽離子交換膜進(jìn)入左邊被鹽酸酸化的H₂O₂氧化，鐵離子通過陽離子交換膜進(jìn)入右邊與KSCN溶液接觸，溶液變成血紅色，當(dāng)有2mol SO₄^2-通過交換膜時(shí)，根據(jù)電荷守恒則有4molOH^-進(jìn)入左室，左室生成氫氧化鋁$\frac{4}{3}$mol，右室生成2mol硫酸鋇，則左右兩室沉淀的物質(zhì)的量之比為2：3；
（Ⅲ）根據(jù)題意，石墨中氧化物雜質(zhì)均轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氯化物，SiCl₄的沸點(diǎn)為57.6℃，金屬氯化物的沸點(diǎn)均高于150℃；
（1）a應(yīng)該是SiCl₄，結(jié)合a與過量的NaOH溶液反應(yīng)，可得兩種鹽，其中一種鹽的水溶液具有粘合性（Na₂SiO₃）；
（2）b是AlCl₃、FeCl₃、MgCl₂的混合物，與過量的NaOH溶液充分反應(yīng)后，過濾，所得濾液中陰離子有Cl^-、OH^-、AlO₂^-；

解答 解：（Ⅰ）（1）在表示原子組成時(shí)元素符號(hào)的左下角表示質(zhì)子數(shù)，左上角表示質(zhì)量數(shù)，因?yàn)橘|(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和是質(zhì)量數(shù)，P元素的原子序數(shù)是15，中子數(shù)比質(zhì)子數(shù)多1，所以質(zhì)量數(shù)為15+15+1=31，所以表示該核素的原子符號(hào)為，
故答案為：；
（2）能和堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物是酸性氧化物，所以屬于酸性氧化物的是SiO₂、P₄O₁₀，
故答案為：SiO₂、P₄O₁₀；
（3）反應(yīng)①中，硫酸銅中銅的化合價(jià)從+2價(jià)降低到+1價(jià)，得到電子，被還原，發(fā)生還原反應(yīng)，因此硫酸銅是氧化劑，另外P元素的化合價(jià)從0價(jià)部分降低到-3價(jià)，得到電子，白磷也是氧化劑，如果被氧化的白磷都是1mol，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子是20mol，所以根據(jù)電子的得失守恒可知，反應(yīng)①中需要硫酸銅是20/6×3=10mol．而在反應(yīng)②需要硫酸銅是20×$\frac{1}{2}$=10mol，所以消耗的CuSO₄的物質(zhì)的量之比為1：1，
故答案為：CuSO₄ 和P₄；1：1；
（Ⅱ）離子交換膜是一類具有離子交換功能的高分子材料．一容器被離子交換膜分成左右兩部分，如圖所示．若該交換膜為陽離子交換膜（只允許陽離子自由通過），左邊充滿鹽酸酸化的H₂O₂溶液，右邊充滿滴有KSCN溶液的FeCl₂溶液（足量），亞鐵離子通過陽離子交換膜進(jìn)入左邊被鹽酸酸化的H₂O₂氧化，鐵離子通過陽離子交換膜進(jìn)入右邊與KSCN溶液接觸，溶液變成血紅色，離子方程式為：2H⁺+2Fe²⁺+H₂O₂=2H₂O+2Fe³⁺，若該交換膜為陰離子交換膜（只允許陰離子自由通過），左邊充滿含2mol NH₄Al（SO₄）₂的溶液，右邊充滿含3mol Ba（OH）₂的溶液，當(dāng)有2mol SO₄^2-通過交換膜時(shí)（若反應(yīng)迅速完全），當(dāng)有2mol SO₄^2-通過交換膜時(shí)，根據(jù)電荷守恒則有4molOH^-進(jìn)入左室，左室生成氫氧化鋁$\frac{4}{3}$mol，右室生成2mol硫酸鋇，則左右兩室沉淀的物質(zhì)的量之比為2：3；
故答案為：溶液由淺綠色變紅色；2：3；
（Ⅲ）根據(jù)題意，石墨中氧化物雜質(zhì)均轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氯化物，SiCl₄的沸點(diǎn)為57.6℃，金屬氯化物的沸點(diǎn)均高于150℃；
（1）a應(yīng)該是SiCl₄，結(jié)合a與過量的NaOH溶液反應(yīng)，可得兩種鹽，其中一種鹽的水溶液具有粘合性（Na₂SiO₃）得：SiCl₄+6NaOH=Na₂SiO₃+4NaCl+3H₂O；
故答案為：SiCl₄+6NaOH=Na₂SiO₃+4NaCl+3H₂O；
（2）b是AlCl₃、FeCl₃、MgCl₂的混合物，與過量的NaOH溶液充分反應(yīng)后，過濾，所得濾液中陰離子有Cl^-、OH^-、AlO₂^-；
故答案為：Cl^-、OH^-、AlO₂^-．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生核素和氧化還原反應(yīng)中的基本概念知識(shí)、鋁、鐵、鎂及化合物的性質(zhì)，掌握題干信息和物質(zhì)性質(zhì)、注意電子守恒在氧化還原反應(yīng)中的應(yīng)用以及理解離子交換膜的作用是關(guān)鍵，題目難度中等．