Question

【題目】現有金屬單質A、B、C和氣體甲、乙、丙以及物質D、E、F、G、H，它們之間的相互轉化關系如圖1所示（圖中有些反應的生成物和反應的條件沒有標出）．

請回答下列問題：
（1）寫出下列物質的化學式：B、丙、乙 ．
（2）寫出下列反應的離子方程式：
反應①；
反應⑤；
反應⑥ ．
（3）將0.4g D和1.06g Na2CO3混合并配成溶液，向溶液中滴加0.1molL﹣1稀鹽酸．在如圖2所示的坐標系中畫出能正確表示加入鹽酸的體積和生成CO2的物質的量的關系圖象 ．
（4）將18.4 g D 和NaHCO3固體混合物，在密閉容器中加熱到約250℃，經充分反應后排出氣體，冷卻，稱得剩余固體質量為16.6 g。試計算混合物中NaOH的質量分數。(請寫出計算過程)

Answer 1

【答案】
（1）Al；HCl；Cl2
（2）2Na+2H2O=2Na++2OH﹣+H2↑；Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl﹣；Fe3++3OH﹣=Fe（OH）3↓
（3）
（4）解：若設NaOH和NaHCO3按1∶1反應：

NaHCO3＋	NaOH Na2CO3＋H2O	m
84	40	18
8.4g	4.0g	18.4 g－16.6 g＝1.8 g

8.4 g＋4.0 g＝12.4 g＜18.4 g，說明反應不是按上述比率進行反應。
若NaHCO3過量，由于受熱會發生分解，其差值還會增大。與題意不合。
若NaOH過量，由于受熱不會分解，不影響其差值，符合題意。
過量的NaOH質量為18.4 g－8.4g-4g＝6.0g
m（NaOH）＝4.0 g＋6.0g＝10.0g
NaOH的質量分數＝ ×100%＝54.3%。
【解析】金屬單質A的焰色反應為黃色，應為Na，與水反應生成的氣體甲為H2 ， D為NaOH，黃綠色氣體乙為Cl2 ， 則丙為HCl，E為鹽酸，能與NaOH反應生成氫氣的B為Al，紅褐色沉淀H為Fe(OH)3 ， 則C為Fe，F為FeCl2 ，G為FeCl3 ， （1）由以上分析可知B為Al，丙為HCl，乙為Cl2。（2）根據上述分析，反應①為Na與水的反應，反應的離子方程2Na+2H2O=2Na++2OH﹣+H2↑；反應⑤是氯氣與FeCl2反應生成FeCl3 ，反應的離子方程式為Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl﹣；反應⑥是NaOH與FeCl3反應生成Fe(OH)3紅褐色沉淀，則反應的離子方程式為Fe3++3OH﹣=Fe（OH）3↓。（3）0.4g NaOH的物質的量為0.4g÷40g/mol=0.01mol，1.06g Na2CO3的物質的量為0.01mol，兩者混合并配成溶液，向溶液中滴加0.1molL﹣1稀鹽酸，首先發生NaOH+HCl=NaCl+H2O、消耗HCl0.01mol，然后發生Na2CO3+HCl=NaHCO3+HCl，消耗HCl0.01mol，最后發生NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O，消耗HCl0.01mol，據上述數據，畫出鹽酸的體積和生成CO2的物質的量的關系圖象為 。（4）若設NaOH和NaHCO3按1∶1反應：

NaHCO3＋	NaOH Na2CO3＋H2O	m
84	40	18
8.4g	4.0g	18.4 g－16.6 g＝1.8 g

8.4 g＋4.0 g＝12.4 g＜18.4 g，說明反應不是按上述比率進行反應。
若NaHCO3過量，由于受熱會發生分解，其差值還會增大。與題意不合。
若NaOH過量，由于受熱不會分解，不影響其差值，符合題意。
過量的NaOH質量為18.4 g－8.4g-4g＝6.0g
m（NaOH）＝4.0 g＋6.0g＝10.0g
NaOH的質量分數＝ ×100%＝54.3%。

第一步推斷物質：推斷題解題最重要的1、尋找題眼（突破口）：根據題目條件可直接判斷某物質或某反應
2、依據元素守恒原則，可通過反應物（或生成物）所含元素推測生成物可能含有的元素（或反應物），再根據常見反應或某些特殊條件（如該物質的摩爾質量）推測、確定物質的化學式。
本題最明顯的突破口是:1、金屬A為Na（金屬、焰色為黃色）2、乙為Cl2（黃綠色氣體）3、H為Fe（OH）3（紅褐色沉淀）
間接判斷：4、A金屬鈉與水生成氫氣和氫氧化鈉，則氣體甲為氫氣，物質D為NaOH；5、甲（H2）與乙（Cl2）生成氣體丙（HCl），則E為鹽酸；6金屬B與物質D（NaOH）反應生成氣體甲（H2），則金屬B為鋁；7由反應④⑤⑥(乙為Cl2、E為鹽酸、H為Fe（OH）3、D為NaOH)判斷出金屬C為鐵，物質F為氯化亞鐵（FeCl2），物資G為氯化鐵（FeCl3）
第二步：按要求解題
（1）B為Al，丙為HCl，乙為Cl2
（2）①為Na與水：2Na+2H2O=2Na++2OH﹣+H2↑
⑤是氣與FeCl2：Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl﹣
⑥NaOH與FeCl3：Fe3++3OH=Fe（OH）3↓
（3）本題關鍵考慮反應的先后順序:0.4g D（NaOH）和1.06g Na2CO3（即0.01molNaOH，0.01moNa2CO3）混合，與鹽酸反應順序：
1、氫氧化鈉與鹽酸中和，消耗鹽酸0.01mol，不產生氣體
2、碳酸鈉與鹽酸反應，由于一開始碳酸鈉過量，鹽酸少量，所以反應要分2步進行：Na2CO3HCl→NaHCO3HCl→CO2↑
Na2CO3+HCl=NaHCO3+HCl，需再次消耗鹽酸0.01mol，無氣體生成
NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O，再次消耗HCl0.01mol，產生0.01molCO2↑
再加鹽酸，不再反應。
（4）寫出可能反應：2NaHCO3 =Na2CO3+H2O+CO2↑；

NaCO3＋

NaOH =Na2CO3＋H2O

分析：NaOH的物質的量大于NaHCO3的物質的量時，剩余固體為氫氧化鈉和碳酸鈉混合物，NaOH的物質的量小于等于NaHCO3的物質的量時，剩余固體為碳酸鈉。所以本題需采用極值法分析。
1、NaOH的物質的量等于NaHCO3的物質的量時：剩余固體為碳酸鈉：

NaHCO3＋	NaOH = Na2CO3＋H2O
84	40 差值=18
	固體質量差=18.4-16.6=1.8g

可以求出反應的NaHCO3的質量為8.4g，反應的NaOH的質量為4g
則8.4 g＋4.0 g＝12.4 g，說明有反應物剩余18.4-12.4=6g
2、NaOH的物質的量小于NaHCO3的物質的量時：（若碳酸氫鈉剩余6g，繼續分解造成質量差值大于1.8g，與題意不符）
3、NaOH的物質的量大于NaHCO3的物質的量時：（若氫氧化鈉剩余6g，不反應，質量不再變化，滿足題目要求）
則原固體含NaOH質量為4+6=10g，再求其質量分數即可。