Question

2．元素化合物知識是初中化學重要的學習內容．請回答下列有關元素化合物的問題．
（1）根據如圖信息，寫出甲、乙兩種元素的單質間發生反應的化學方程式：4Al+3O₂=2Al₂O₃．
（2）某同學將鐵片放入CuSO₄溶液中，發現鐵片表面有紅色物質析出，同時還有少量無色無味氣泡產生．對于產生氣泡的“異常現象”，下列猜想不合理的是B（填字母）．
A、產生的氣體可能是H₂                 B、產生的氣體可能是CO₂
C、CuSO₄溶液中可能含有少量的某種酸     D、CuSO₄溶液的pH可能小于7
（3）某工廠用電解飽和食鹽水的方法生產氯氣、燒堿、氫氣等化工產品（反應的化學方程式：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑），這種工業稱為“氯堿工業”，某研究性學習小組對該廠生產的燒堿樣品進行如下探究．
【提出問題】燒堿樣品中含有哪些雜質？
【猜想】
猜想一：可能含有Na₂CO₃，作出此猜想的依據是：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O（用化學方程式表示）．
猜想二：可能含有NaCl，作出此猜想的依據是：可能有少量的氯化鈉沒有反應（用簡潔的文字表述）．
【設計實驗】

實驗步驟	實驗現象	解釋或結論
①取適量燒堿樣品置于試管中，加水溶解，并用手觸摸試管外壁	試管外壁發熱	原因是氫氧化鈉固體溶于水放熱
②向①所得的溶液中逐漸加入稀硝酸至過量	一開始無明顯現象，一段時間后產生能使澄清石灰水變渾濁的氣體	樣品中含有的雜質是碳酸鈉
③向②所得的溶液中滴加幾滴硝酸銀溶液	產生白色沉淀	樣品中還含有的雜質是氯化鈉

（4）某同學取100g含有H₂SO₄的酸性廢水，然后滴加燒堿溶液中和，至溶液pH=7時，共消耗質量分數為20%的燒堿溶液20g．求這種廢水中含H₂SO₄的質量分數．

Answer 1

分析 （1）根據元素周期表提供的信息和離子結構示意圖判斷元素的種類，并書寫化學方程式．
（2）根據在化學變化中遵循質量守恒定律進行解答．
（3）二氧化碳與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉和水，因此可能有碳酸鈉；如果氯化鈉沒有全部反應的話，溶液中可能含有NaCl．氫氧化鈉固體溶于水放熱；向①所得的溶液中逐漸加入稀硝酸至過量，反應物中產生能使澄清石灰水渾濁的二氧化碳氣體，因此樣品中含有的雜質是碳酸鈉；向②所得的溶液中滴加幾滴硝酸銀溶液，產生白色沉淀氯化銀，說明樣品中還含有的雜質是氯化鈉；
（4）根據題意，氫氧化鈉溶液與硫酸反應生成硫酸鈉和水，用20%的氫氧化鈉溶液中和100g硫酸溶液，共消耗氫氧化鈉溶液20g，反應后溶液呈中性，結合溶質質量=溶液質量×溶質的質量分數、反應的化學方程式進行分析解答即可．

解答 解：（1）可知圖中離子結構示意圖可知，質子數為13，代表是離子，甲、乙兩種元素的單質間發生反應的化學方程式為：4Al+3O₂=2Al₂O₃；故填：4Al+3O₂=2Al₂O₃；
（2）A、如果硫酸銅溶液顯酸性，則鋅能和顯酸性的溶液反應生成氫氣．故A有科學道理；
B、反應物中不含有碳元素，生成物中不可能有二氧化碳．故B沒科學道理；
C、因為無色無味氣泡產生，可以猜測CuSO₄溶液中可能含有少量的某種酸與金屬鋅反應產生氣體，故C有科學道理；
D、如猜測CuSO₄溶液中可能含有少量的某種酸，則CuSO₄溶液的pH可能小于7，故D有科學道理；
故選B；
（3）【猜想】
二氧化碳與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉和水，因此可能有碳酸鈉；氯化鈉可能沒有全部反應，因此可能有氯化鈉；
故答案為：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；可能有少量的氯化鈉沒有反應；
【設計實驗】
加水溶解，試管外壁發熱，原因是氫氧化鈉固體溶于水放熱；向①所得的溶液中逐漸加入稀硝酸至過量，一開始無明顯現象，一段時間后產生能使澄清石灰水渾濁的二氧化碳氣體，因此樣品中含有的雜質是碳酸鈉；向②所得的溶液中滴加幾滴硝酸銀溶液，產生白色沉淀氯化銀，說明樣品中還含有氯離子（Cl^-），即含有氯化鈉；上述實驗中稀硝酸不可以用稀鹽酸代替，因為鹽酸中有氯離子，影響氯化鈉中氯離子的檢驗．
故答案為：氫氧化鈉固體溶于水放熱；碳酸鈉；氯化鈉；
（4）設100g廢水中的硫酸質量為x
  2NaOH+H₂SO₄═Na₂SO₄+2H₂O
   80          98
20g×20%    x
$\frac{80}{20g×20%}=\frac{98}{x}$ 
x=4.9g
所以廢水中硫酸的質量分數為：$\frac{4.9g}{100g}$×100%=4.9%．
故答案為：廢水中硫酸的質量分數為4.9%

點評 本考點屬于實驗探究題，既有物質性質的檢驗，又有化學方程式的書寫和有關的計算，綜合性比較強．本題根據題目提供的信息，結合實驗探究的一般步驟和堿的性質等知識來解決，還要注意化學方程式的書寫和配平，有關的計算要準確．本考點主要出現在實驗題中．