Question

【題目】Ⅰ、A、B、C、D均為中學化學中常見的物質，它們之間轉化關系如下圖（部分產物已略去）：試回答：

（1）若D是具有氧化性的單質，A為金屬且屬于主族，寫出B和D生成C 的化學方程式_________________________。

（2）若D是金屬，A是強酸，寫出A和D生成B的化學方程式______________；且A和C可生成B，寫出該離子方程式______________________________。

（3）若A、B、C為含同一種金屬元素的無機化合物，在溶液中A和C反應生成B，寫出該反應的離子方程式_________�；�合物B經過一系列反應可以得到單質E，將一定質量的Mg和E 的混合物投入200mL稀硫酸中，固體全部溶解并產生氣體。待反應完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物質的量與加入NaOH溶液的體積關系如圖所示 。則固體混合物中E的質量為______，H2SO4溶液的物質的量濃度為_______mol/L。

Ⅱ、含氮廢水進入水體而對環境造成的污染越來越嚴重，環境專家認為可以用金屬鋁將水體中的NO還原為N2 ，從而消除污染。其反應的離子方程式是：6NO+10Al+18H2O=3N2↑+10Al(OH)3+6OH-

（1）上述反應中，生成標準狀況下5.6L氮氣時，轉移的電子為___________mol；

（2）有人認為金屬鎂比鋁能更快消除氮的污染，其反應原理和金屬鋁相同。

①寫出鎂和含氮廢水反應的離子方程式_________________________________；

②已知金屬鎂可以從海水中提取的MgCl2通過電解制得的，若要除去1m3含氮元素0.2mol的廢水中的NO（設氮元素都以NO的形式存在），則至少需要含0.5%（質量分數）MgCl2的海水___________kg。

Answer 1

【答案】 2Na2O+O22Na2O2 Fe+4HNO3=Fe（NO3）3+NO↑+2H2O 3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O Al3 ++3AlO2-+6H2O=4Al（OH）3↓ 5.4g 2.5 2.5 5Mg+2NO3-+6H2O=N2↑+5Mg(OH)2+2OH- 9.5

【解析】Ⅰ、（1）D是具有氧化性的單質，A元素為主族金屬元素，根據反應關系可知A為Na，B為Na2O，D為O2，C為Na2O2；B和D反應生成C的化學方程式為2Na2O+O22Na2O2；（2）若D是金屬，A是強酸，由轉化關系可知D為變價金屬，應為Fe，B是鐵鹽，C是亞鐵鹽，A和D生成B，這說明A是氧化性酸，A是硝酸，則A和D生成B的化學方程式為Fe+4HNO3=Fe（NO3）3+NO↑+2H2O；A和C可生成B，該反應的離子方程式為3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O。（3）若A、B、C為含同一種金屬元素的無機化合物，在溶液中A和C反應生成B，因此含有的金屬元素是Al，則B是氫氧化鋁，A和C發生的是鋁鹽和偏鋁酸鹽之間的反應，該反應的離子方程式為Al3 ++3AlO2-+6H2O=4Al（OH）3↓�；�合物B經過一系列反應可以得到單質E，E是金屬鋁。將一定質量的Mg和Al的混合物投入200mL稀硫酸中，固體全部溶解并產生氣體。待反應完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物質的量與加入NaOH溶液的體積關系如圖所示。根據圖像可知反應中稀硫酸過量，0～20mL氫氧化鈉中和剩余的硫酸，20～200mL沉淀鎂離子和鋁離子，200～240mL溶解氫氧化鋁，根據縱坐標可判斷生成的氫氧化鋁是0.35mol－0.15mol＝0.20mol。因此根據原子守恒可知固體混合物中Al的質量為0.2mol×27g/mol＝5.4g。溶解0.2mol氫氧化鋁消耗0.2mol氫氧化鈉，則氫氧化鈉溶液的濃度是0.2mol÷0.04L＝5.0mol/L。沉淀達到最大值時溶液中的溶質是硫酸鈉，根據鈉離子守恒可知硫酸鈉的物質的量是(0.2L×5mol/L)/2＝0.5mol，所以H2SO4溶液的物質的量濃度為0.5mol÷0.2L＝2.5mol/L。

Ⅱ、（1）標準狀況下5.6L氮氣的物質的量是0.25mol，反應中氮元素化合價從+5價降低到0價，所以轉移電子的物質的量是0.25mol×5×2＝2.5mol；（2）①金屬鎂比鋁能更快消除氮的污染，反應原理和金屬鋁相同，所以產物為氮氣、氫氧化鎂、氫氧根離子，離子方程式為5Mg+2NO3-+6H2O=N2↑+5Mg(OH)2+2OH-；②令至少需要含0.5%（質量分數）MgCl2的海水m kg，則根據方程式可知：

5MgCl2～～～～5Mg～～～～2NO3-

5×95g 2mol

1000m g×0.5% 0.2mol

解得。