Question

X、Y、Z、W均為中學(xué)化學(xué)中常見的單質(zhì)或化合物，它們之間的關(guān)系如圖所示（部分產(chǎn)物已略去）．
（1）若X為金屬單質(zhì)，W是某強(qiáng)酸的稀溶液，則Z和W反應(yīng)生成Y的離子方程式為______．
（2）若X為非金屬單質(zhì)，W是空氣的主要成分之一．它們之間轉(zhuǎn)化時(shí)能量變化如上圖a，請寫出X+W→Z的熱化學(xué)方程式：______．
（3）若X、Y為鹽，W為強(qiáng)堿，X的水溶液顯酸性，則反應(yīng)Z+W→Y的離子方程式為______．
（4）若X為強(qiáng)堿，W為氣態(tài)氧化物．常溫時(shí)，將Y的水溶液露置于空氣中，其pH隨時(shí)間t變化可能如圖的圖b或圖c所示（不考慮W的溶解和水的揮發(fā)）．
①若圖b符合事實(shí)，則W為______（填化學(xué)式），此時(shí)圖b中A______7（填“＞”“＜”“=”）
②若圖c符合事實(shí)，則其pH變化的原因是______（用離子方程式表示）；已知圖c中B＜7，Y的焰色反應(yīng)為黃色，則Y溶液中各離子濃度由大到小的順序是______．

Answer 1

解：（1）由轉(zhuǎn)換關(guān)系知，A是變價(jià)金屬，且為常見金屬，為鐵，Y和鐵反應(yīng)生成Z，Z和W反應(yīng)生成Y，則Y是強(qiáng)氧化性酸硝酸，酸性條件下，硝酸根離子氧化亞鐵離子生成鐵離子，同時(shí)生成NO和水，離子反應(yīng)方程式為3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案為：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（2）若X為非金屬單質(zhì)，W是空氣的主要成分之一，Y和X反應(yīng)生成Z，Z和W反應(yīng)生成Y，X是變價(jià)非金屬元素，為碳，W是氧氣，根據(jù)圖a知，碳和氧氣反應(yīng)生成一氧化碳的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：C（s）+O₂（g）=CO（g）△H=-110.6 kJ?mol^-1
，故答案為：C（s）+O₂（g）=CO（g）△H=-110.6 kJ?mol^-1；
（3）X、Y為鹽，X的水溶液顯酸性，說明X是強(qiáng)酸弱堿鹽，W為強(qiáng)堿，鹽和過量強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽，則X是鋁鹽，Z是氫氧化鋁，Y是偏鋁酸鹽，氫氧化鋁和強(qiáng)堿反應(yīng)生成偏鋁酸鹽，離子方程式為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）①常溫時(shí)，將Y的水溶液露置于空氣中，其pH隨時(shí)間t變化為圖b，溶液的pH不隨時(shí)間而變化，所以Y不是還原性鹽，則W是二氧化碳，Y是強(qiáng)堿弱酸鹽，其溶液呈堿性，溶液的pH＞7，
故答案為：CO₂；＞；
②常溫時(shí)，將Y的水溶液露置于空氣中，其pH隨時(shí)間t變化為圖c，溶液的pH隨時(shí)間的變化而減小，所以Y是還原性鹽，為亞硫酸鹽，已知圖c中B＜7，Y的焰色反應(yīng)為黃色，說明Y中含有鈉元素，硫酸鈉溶液呈中性，硫酸氫鈉溶液呈酸性，所以Y是亞硫酸氫鈉，亞硫酸氫根離子被氧氣氧化生成硫酸，導(dǎo)致溶液酸性增強(qiáng)，溶液的pH減小，亞硫酸氫鈉溶液中鈉離子不水解，濃度最大，亞硫酸氫根離子水解但較微弱，主要以亞硫酸氫根離子存在，水和亞硫酸根離子都電離出氫離子，所以c（H⁺）＞c（SO₃^2-），溶液呈酸性，即亞硫酸氫根離子電離程度大于水解程度，所以c（SO₃^2-）＞c（OH^-），亞硫酸氫鈉溶液中各種離子濃度大小順序?yàn)椋篶（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-），
故答案為：2HSO₃^-+O₂=2H⁺+2SO₄^2-；c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）．
分析：（1）由轉(zhuǎn)換關(guān)系知，A是變價(jià)金屬，且為常見金屬，為鐵，Y和鐵反應(yīng)生成Z，Z和W反應(yīng)生成Y，則Y是強(qiáng)氧化性酸硝酸，酸性條件下，硝酸根離子氧化亞鐵離子生成鐵離子，同時(shí)生成NO和水；
（2）若X為非金屬單質(zhì)，W是空氣的主要成分之一，Y和X反應(yīng)生成Z，Z和W反應(yīng)生成Y，X是變價(jià)非金屬元素，為碳，W是氧氣，根據(jù)反應(yīng)物、生成物和反應(yīng)熱寫出熱化學(xué)反應(yīng)方程式；
（3）若X、Y為鹽，X的水溶液顯酸性，說明X是強(qiáng)酸弱堿鹽，W為強(qiáng)堿，鹽和過量強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽，則X是鋁鹽，Z是氫氧化鋁，Y是偏鋁酸鹽，氫氧化鋁和強(qiáng)堿反應(yīng)生成偏鋁酸鹽；
（4）①常溫時(shí)，將Y的水溶液露置于空氣中，其pH隨時(shí)間t變化為圖b，溶液的pH不隨時(shí)間而變化，所以Y不是還原性鹽，則W是二氧化碳，Y是強(qiáng)堿弱酸鹽，其溶液呈堿性；
②常溫時(shí)，將Y的水溶液露置于空氣中，其pH隨時(shí)間t變化為圖c，溶液的pH隨時(shí)間的變化而減小，所以Y是還原性鹽，為亞硫酸鹽，已知圖c中B＜7，Y的焰色反應(yīng)為黃色，說明Y中含有鈉元素，硫酸鈉溶液呈中性，硫酸氫鈉溶液呈酸性，所以Y是亞硫酸氫鈉，根據(jù)電荷守恒及電離程度和水解程度的關(guān)系確定溶液中離子濃度大小．
點(diǎn)評：本題考查元素化合物的特性和反應(yīng)，用框圖設(shè)問可以考查學(xué)生正向思維、逆向思維、發(fā)散和收斂思維，明確常見變價(jià)元素是解本題的關(guān)鍵，注意亞硫酸鹽久置于空氣中會(huì)被氧化成硫酸鹽，為易錯(cuò)點(diǎn)．