Question

X、Y、Z、W四種常見化合物，其中X含有四種元素，X、Y、Z的焰色反應均為黃色，W為無色無味氣體．這四種化合物具有圖1所示的轉化關系（部分反應物、產物及反應條件已略去）：

請回答：
（1）W的化學式是

CO₂

．
（2）X與Y在溶液中反應的離子方程式是

HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O

．
（3）①將4.48L（已折算為標準狀況）W通入100mL3mol/L的Y的水溶液后，溶液中的溶質是

Na₂CO₃和NaHCO₃

．
②自然界中存在X、Z和H₂O按一定比例結晶而成的固體．取一定量該固體溶于水配成100mL溶液，測得溶液中金屬陽離子的濃度為0.5mol/L．若取相同質量的固體加熱至恒重，剩余固體的質量為

2.65

 g．
（4）Ⅰ和Ⅱ中為X所含有的四種元素中的兩種或三種組成的化合物，并利用圖2裝置（夾持固定裝置已略去）進行實驗，裝置Ⅲ中產生白色沉淀，裝置Ⅴ中可收集到一種無色助燃性氣體．
①裝置Ⅱ中物質的化學式是

Na₂O₂

．
②用X含有的四種元素中的兩種組成的某化合物，在催化劑存在下制備并收集純凈干燥的裝置Ⅴ中氣體，該化合物的化學式是

H₂O₂

，所需儀器裝置是

Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ

 （從上圖選擇必要裝置，填寫編號）．

Answer 1

分析：X、Y、Z的焰色反應均為黃色，說明三者均為鈉元素的化合物．X含有四種元素，在加熱條件下能生成Z，這四種化合物均為短周期元素組成，且W為無色無味的氣體（中學階段常見的無色無味的氣體為H₂、O₂、CO₂等），可推出X為NaHCO₃，Y為NaOH，Z為Na₂CO₃，W為CO₂．結合題目要求解答該題．

解答：解：X、Y、Z的焰色反應均為黃色，說明化合物三者均為鈉元素的．X含有四種元素，在加熱條件下能生成Z，這四種化合物均為短周期元素組成，且W為無色無味的氣體（中學階段常見的無色無味的氣體為H₂、O₂、CO₂等），可推出X為NaHCO₃，Y為NaOH，Z為Na₂CO₃，W為CO₂．
（1）由以上分析可知W為CO₂，故答案為：CO₂；
（2）X與Y在溶液中反應是NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃+H₂O，離子方程式是HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O，
故答案為：HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O；
（3）①n（CO₂）=

4.48L

22.4L/mol

=0.2mol，n（NaOH）=0.3mol，發生2CO₂+3NaOH=Na₂CO₃+NaHCO₃+H₂O，生成物為Na₂CO₃和NaHCO₃，
故答案為：Na₂CO₃和NaHCO₃；
②溶液中金屬陽離子的濃度為0.5mol/L，應為鈉離子，則n（Na⁺）=0.05mol，加熱后固體為Na₂CO₃，n（Na₂CO₃）=0.025mol，m（Na₂CO₃）=0.025mol×106g/mol=2.65g，故答案為：2.65；
（4）①根據裝置Ⅲ中Ba（OH）₂飽和溶液產生白色沉淀，且圖示中裝置I、Ⅱ中的物質均為固體，推測裝置I中的物質為NaHCO₃或Na₂CO₃固體．裝置Ⅰ中反應的化學方程式：Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O或2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2CO₂↑+2H₂O；因為裝置Ⅴ中收集到一種無色氣體，說明裝置I中產生的CO₂與裝置Ⅱ中的物質反應生成了另一種無色氣體，進而推測出裝置Ⅱ中的物質為Na₂O₂，故答案為：Na₂O₂；
②裝置Ⅴ中收集的氣體是O₂．O₂的制取也可以用2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑進行，所需儀器裝置是Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ，故答案為：H₂O₂；Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ．

點評：本題考查較為綜合，涉及物質的推斷、氣體的制備等知識，題目難度中等，注意碳酸鈉、碳酸氫鈉等物質的性質，把握常見氣體的制備方法．