Question

Ⅰ、鋁、鐵、碳元素的單質和化合物應用廣泛，三種元素的單質及化合物均可以實現下列轉化：

在上述每次轉化時甲、乙、丙、丁四種物質中只有一種是單質，且四種物質中均含有組成該單質的元素，請回答：
（1）若丙是地殼中含量最多的金屬元素的單質，丁易溶于水，溶液顯堿性，則丙到丁的離子方程式是______．
（2）若乙是一種常見的溫室氣體，相同條件下，丙和丁的溶液都顯堿性，且丙的溶液的堿性強于丁的溶液的堿性，乙到丙的離子方程式是______．
（3）若乙是有磁性的黑色晶體，在乙中加入稀硝酸后可得到丙，同時得到一種無色氣體，該氣體遇空氣呈紅棕色，該反應的化學方程式是______．
Ⅱ、（4）在堿性鋅電池中，用高鐵酸鉀作為正極材料，電池反應為：2K₂FeO₄+3Zn=Fe₂O₃+ZnO+2K₂ZnO₂該電池正極發生的反應的電極反應式為______．
用上述堿性鋅電池和惰性電極電解1000mL1mol/L的AgNO₃溶液，電解池的總反應方程式為______，當電池消耗0.05molZn時，被電解溶液的pH為______（溶液體積變化忽略不計）；
（5）稱取金屬鈉、鋁、鐵各mg，在室溫下分別與VL4mol?L^-1的鹽酸充分反應，試判斷在下列兩種情況下，V值的取值范圍（用含m的表達式表示）：
①鋁與鹽酸反應放出的氫氣最多：______：
②鈉與鹽酸反應放出的氫氣最多：______．

Answer 1

Ⅰ、（1）若丙是地殼中含量最多的金屬元素的單質，判斷丙為Al，丁易溶于水，溶液顯堿性，判斷為鋁和堿反應生成的偏鋁酸鈉溶液，則甲為Al（OH）₃，乙為Al₂O₃；丙和丁反應的離子方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）若乙是一種常見的溫室氣體，判斷為CO₂，相同條件下，丙和丁的溶液都顯堿性，且丙的溶液的堿性強于丁的溶液的堿性，推斷為丙為Na₂CO₃，丁為NaHCO₃，乙到丙的離子方程式是二氧化碳和氫氧化鈉反應，離子反應為：CO₂+2OH^-=CO₃^2-+H₂O；
故答案為：CO₂+2OH^-=CO₃^2-+H₂O；
（3）若乙是有磁性的黑色晶體，判斷為Fe₃O₄，在乙中加入稀硝酸后，硝酸氧化亞鐵離子為鐵離子，可得到丙硝酸鐵，同時得到一種無色氣體NO，該氣體遇空氣呈紅棕色NO₂，該反應的化學方程式是：3Fe₃O₄+28HNO₃（稀）=9Fe（NO₃）₃+NO↑+14H₂O，
故答案為：3Fe₃O₄+28HNO₃（稀）=9Fe（NO₃）₃+NO↑+14H₂O；
Ⅱ、（3）在堿性鋅電池中，用高鐵酸鉀作為正極材料，電池反應為：2K₂FeO₄+3Zn=Fe₂O₃+ZnO+2K₂ZnO₂該電池正極發生的反應的電極反應式依據高鐵酸鉀得到電子發生還原反應生成三氧化二鐵寫出，電荷守恒依據氫氧根離子配平得到正極電極反應為：2FeO₄^2-+6e^-+5H₂O=Fe₂O₃+10OH^-；用上述堿性鋅電池和惰性電極電解1000mL1mol/L的AgNO₃溶液，電解池的總反應方程式為：4AgNO₃+2H₂O

通電 .

4Ag+O₂↑+4HNO₃，當電池消耗0.05molZn時電子轉移為0.1mol，則依據化學方程式計算，轉移4mol電子生成4mol氫離子，所以轉移0.1mol電子生成氫離子物質的量為0.1mol，氫離子濃度為0.1mol/L，溶液pH=1，
故答案為：2FeO₄^2-+6e^-+5H₂O=Fe₂O₃+10OH^-；4AgNO₃+2H₂O

通電 .

4Ag+O₂↑+4HNO₃；1；
（5）稱取金屬鈉、鋁、鐵各m g，在室溫下分別與V L 4mol?L^-1的鹽酸充分反應，試判斷在下列兩種情況下，V值的取值范圍依據金屬與鹽酸反應的定量關系分析判斷，假設金屬全部反應時的定量關系為；
2Na～2HCl～H₂

m

23

m

23

m

46

Fe～2HCl～H₂

m

56

m

28

m

56

2Al～6HCl～3H₂

m

27

m

9

m

18

依據定量分析可知，
①鋁與鹽酸反應放出的氫氣最多時，鹽酸對鈉過量，相對于鋁恰好反應或不足，消耗的鹽酸滿足4V＞

m

23

，V＞

m

92

，故答案為：V＞

m

92

；
②鈉與鹽酸反應放出的氫氣最多時，金屬對鹽酸都過量，依據鈉計算需要的鹽酸體積，4V＜

m

23

，V＜

m

92

，故答案為：0＜V＜

m

92

．