Question

18．（Ⅰ）無機鹽A是醫(yī)學(xué)上常用的鎮(zhèn)靜催眠藥，由兩種元素組成．將其溶于水，通入適量黃綠色氣體B，然后向反應(yīng)后的溶液中加入四氯化碳并振蕩、靜置，溶液分層，下層液體呈橙紅色．分液后取上層溶液，經(jīng)元素分析，溶質(zhì)為漂白粉的主要成分之一，往此溶液通入CO₂和NH₃可獲得納米材料E和銨態(tài)氮肥F．
（1）無機鹽A中陽離子的結(jié)構(gòu)示意圖．
（2）工業(yè)上制取漂白粉的化學(xué)反應(yīng)方程式：2Cl₂+2Ca（OH）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O．
（3）CO₂和NH₃兩氣體中，應(yīng)該先通入溶液中的是NH₃（填化學(xué)式），寫出制備E和F的離子反應(yīng)方程式2NH₃+CO₂+Ca²⁺+H₂O=CaCO₃+2NH₄⁺．
（Ⅱ）某研究小組為了探究一種淺綠色鹽X（僅含四種元素，不含結(jié)晶水，M（X）＜908g•mol^-1）的組成和性質(zhì)，設(shè)計并完成了如下實驗

取一定量的淺綠色鹽X進行上述實驗，充分反應(yīng)后得到23.3g白色沉淀E、28.8g紅色固體G和12.8g紅色固體H．
已知：①淺綠色鹽X在570℃、隔絕空氣條件下受熱分解為非氧化還原反應(yīng)． ②常溫下B呈液態(tài)且1個B分子含有10個電子
請回答如下問題：
（1）寫出B分子的電子式．
（2）已知G溶于稀硝酸，溶液變成藍色，并放出無色氣體．請寫出該反應(yīng)的離子方程式為3Cu₂O+14H⁺+2NO₃^-=6Cu²⁺+2NO+7H₂O．
（3）X的化學(xué)式是Cu₄（OH）₆SO₄，在隔絕空氣、570℃溫度下加熱X至完全分解的化學(xué)反應(yīng)方程式為Cu₄（OH）₆SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4CuO+SO₃↑+3H₂O．
（4）一定條件下，NH₃與黑色固體C發(fā)生氧化還原反應(yīng)得到紅色固體和氣體丙（丙是大氣主要成分之一），寫出一個可能的化學(xué)反應(yīng)方程式：3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂+3Cu+3H₂O、6CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂+3Cu₂O+3H₂O．設(shè)計一個實驗方案探究紅色固體的成分紅色固體的成分可能是Cu，或Cu₂O，或Cu與Cu₂O混合物；準確稱取一定量的紅色固體，在NH₃氣流中加熱至恒重后，如式樣無失重，則為Cu；如加熱后失重，根據(jù)失重的量在試樣總質(zhì)量中的比例，即可推斷出試樣為Cu₂O，或Cu與Cu₂O混合物．．

Answer 1

分析 I．無機鹽A是由兩種元素組成，將其溶于水，通入適量黃綠色氣體B，則B為氯氣，然后向反應(yīng)后的溶液中加入四氯化碳并振蕩、靜置，溶液分層，下層液體呈橙紅色，則A中含有溴元素，分液后取上層溶液，經(jīng)元素分析，溶質(zhì)為漂白粉的主要成分之一，則溶液中有鈣元素，所以A為溴化鈣，往此溶液通入CO₂和NH₃可獲得納米材料E和銨態(tài)氮肥F，則F為NH₄Cl，E為CaCO₃，
（1）根據(jù)上面的分析可知，A為溴化鈣，鈣離子質(zhì)子數(shù)為20，核外電子數(shù)為18；
（2）工業(yè)上用氯氣與氫氧化鈣反應(yīng)制取漂白粉；
（3）CO₂和NH₃兩氣體中，由于氨氣極易溶于水，而二氧碳在水中溶解度不大，所以應(yīng)該先通入溶液中的是 NH₃；CO₂、NH₃、Ca²⁺和H₂O反應(yīng)生成CaCO₃和NH₄⁺．
II．淺綠色鹽X在570℃、隔絕空氣條件下受熱分解為非氧化還原反應(yīng)，得到A、B和黑色固體C，常溫下B呈液態(tài)且1個B分子含有10個電子，B為水，A和水反應(yīng)生成的D能和氯化鋇反應(yīng)生成白色沉淀E，E只能為硫酸鋇，23.3g白色沉淀E的物質(zhì)的量為n=$\frac{m}{M}$=$\frac{23.3g}{233g/mol}$=0.1mol，黑色固體C可能為四氧化三鐵、氧化銅、碳等，黑色固體C隔絕空氣在1000℃反應(yīng)生成氣體F和紅色固體G，G能和硫酸反應(yīng)生成紅色固體和藍色溶液應(yīng)為氧化亞銅在酸性溶液中的歧化反應(yīng)，所以黑色固體G為氧化亞銅，氣體F為氧氣，紅色H為銅，藍色溶液I為硫酸銅．
（1）水是共價化合物，原子間通過共用電子對形成化學(xué)鍵；
（2）紅色固體G為氧化亞銅，溶于稀硝酸，+1價銅被氧化，硝酸被還原；
（3）依據(jù)以上分析得n（CuO）：n（SO₃）=1：4，結(jié)合質(zhì)量守恒分析解答；
（4）黑色固體C為氧化銅，與氨氣反應(yīng)生成氮氣（氣體丙是大氣主要成分之一）、銅或氧化亞銅和水，紅色固體可能是Cu，或Cu₂O，或Cu與Cu₂O混合物，依據(jù)Cu與Cu₂O的性質(zhì)設(shè)計實驗方案．

解答 解：無機鹽A是由兩種元素組成，將其溶于水，通入適量黃綠色氣體B，則B為氯氣，然后向反應(yīng)后的溶液中加入四氯化碳并振蕩、靜置，溶液分層，下層液體呈橙紅色，則A中含有溴元素，分液后取上層溶液，經(jīng)元素分析，溶質(zhì)為漂白粉的主要成分之一，則溶液中有鈣元素，所以A為溴化鈣，往此溶液通入CO₂和NH₃可獲得納米材料E和銨態(tài)氮肥F，則F為NH₄Cl，E為CaCO₃，
（1）根據(jù)上面的分析可知，A為溴化鈣，鈣離子質(zhì)子數(shù)為20，核外電子數(shù)為18，則鈣離子的結(jié)構(gòu)示意圖為，
故答案為：；
（2）工業(yè)上制取漂白粉的化學(xué)反應(yīng)方程式2Cl₂+2Ca（OH）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O，
故答案為：2Cl₂+2Ca（OH）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O；
（3）CO₂和NH₃兩氣體中，由于氨氣極易溶于水，而二氧碳在水中溶解度不大，所以應(yīng)該先通入溶液中的是 NH₃，這樣便于兩氣體和溶液充分反應(yīng)，制備E和F的離子反應(yīng)方程式為Ca²⁺+CO₂+2NH₃+H₂O=CaCO₃↓+2NH₄⁺，
故答案為：NH₃；Ca²⁺+CO₂+2NH₃+H₂O=CaCO₃↓+2NH₄⁺．
II．淺綠色鹽X在570℃、隔絕空氣條件下受熱分解為非氧化還原反應(yīng)，得到A、B和黑色固體C，常溫下B呈液態(tài)且1個B分子含有10個電子，B為水，A和水反應(yīng)生成的D能和氯化鋇反應(yīng)生成白色沉淀E，E只能為硫酸鋇，23.3g白色沉淀E的物質(zhì)的量為n=$\frac{m}{M}$=$\frac{23.3g}{233g/mol}$=0.1mol，黑色固體C可能為四氧化三鐵、氧化銅、碳等，黑色固體C隔絕空氣在1000℃反應(yīng)生成氣體F和紅色固體G，G能和硫酸反應(yīng)生成紅色固體和藍色溶液應(yīng)為氧化亞銅在酸性溶液中的歧化反應(yīng)Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O，所以黑色固體G為氧化亞銅，氣體F為氧氣，紅色H為銅，藍色溶液I為硫酸銅，逆推可得：一定量的淺綠色鹽X中n（S）=0.1mol，28.8g紅色固體G為氧化亞銅，n（Cu₂O）=$\frac{28.8g}{144g/mol}$=0.2mol，12.8g紅色固體H，n（Cu）=0.2mol，淺綠色鹽X中n（Cu）=0.4mol，n（CuO）=0.4mol，淺綠色鹽X在570℃、隔絕空氣條件下受熱分解為非氧化還原反應(yīng)，n（S）=0.1mol，n（CuO）：n（SO₃）=1：4，
淺綠色鹽X，僅含四種元素，不含結(jié)晶水，設(shè)化學(xué)式為：Cu₄（OH）_mSO₄，Cu₄（OH）_mSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4CuO+SO₃↑+（m-1）H₂O↑，根據(jù)氧元素守恒得：m=4，符合M（X）＜908g•mol^-1，則該反應(yīng)流程為：X在隔絕空氣、570℃溫度下加熱Cu₄（OH）₆SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4CuO+SO₃↑+3H₂O↑，A和B反應(yīng)SO₃+H₂O=H₂SO₄，硫酸與足量氯化鋇反應(yīng)：H₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl，白色沉淀E為BaSO₄，黑色固體C為氧化銅，在1000℃反應(yīng)生成氣體F為氧氣，紅色固體G為氧化亞銅4CuO$\frac{\underline{\;1000℃\;}}{\;}$2Cu₂O+O₂↑，G氧化亞銅和硫酸發(fā)生歧化反應(yīng)：Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O，紅色H為銅，藍色溶液I為硫酸銅．
（1）水是共價化合物，氫原子和氧原子之間以共價鍵結(jié)合，其電子式為，
故答案為：；
（2）紅色固體G為氧化亞銅，Cu₂O中+1價的銅被硝酸氧化，稀硝酸被還原成一氧化氮，反應(yīng)為：3Cu₂O+14H⁺+2NO₃^-═6Cu²⁺+2NO↑+7H₂O，
故答案為：3Cu₂O+14H⁺+2NO₃^-═6Cu²⁺+2NO↑+7H₂O；
（3）淺綠色鹽X中n（Cu）=0.4mol，n（S）=0.1mol，n（CuO）：n（SO₃）=1：4，僅含四種元素，不含結(jié)晶水，設(shè)化學(xué)式為：Cu₄（OH）_mSO₄，Cu₄（OH）_mSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4CuO+SO₃↑+（m-1）H₂O↑，根據(jù)氧元素守恒得：m=4，則該反應(yīng)流程為：X在隔絕空氣、570℃溫度下加熱Cu₄（OH）₆SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4CuO+SO₃↑+3H₂O，
故答案為：Cu₄（OH）₆SO₄；Cu₄（OH）₆SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4CuO+SO₃↑+3H₂O；
（4）空氣主要成分為氧氣、氮氣，黑色固體C為氧化銅，與氨氣反應(yīng)生成氮氣、銅（0價）或氧化亞銅（銅為+1價）和水，反應(yīng)為：3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂+3Cu+3H₂O、6CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂+3Cu₂O+3H₂O，紅色固體的成分可能是Cu，或Cu₂O，或Cu與Cu₂O混合物，準確稱取一定量的紅色固體，在NH₃氣流中加熱至恒重后，如式樣無失重，則為Cu；如加熱后失重，根據(jù)失重的量在試樣總質(zhì)量中的比例，即可推斷出試樣為Cu₂O，或Cu與Cu₂O混合物，
故答案為：3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂+3Cu+3H₂O、6CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂+3Cu₂O+3H₂O；紅色固體的成分可能是Cu，或Cu₂O，或Cu與Cu₂O混合物；準確稱取一定量的紅色固體，在NH₃氣流中加熱至恒重后，如式樣無失重，則為Cu；如加熱后失重，根據(jù)失重的量在試樣總質(zhì)量中的比例，即可推斷出試樣為Cu₂O，或Cu與Cu₂O混合物．

點評 本題考查了物質(zhì)組成的推斷，涉及離子的檢驗、物質(zhì)的性質(zhì)等知識點，熟悉元素化合物的性質(zhì)、知道流程圖中每一步發(fā)生的反應(yīng)及反應(yīng)現(xiàn)象是解本題關(guān)鍵，題目難度中等．