Question

11．某研究小組為了探究固體甲（二元化合物）和固體乙（無(wú)機(jī)礦物鹽，含五種元素）的組成和性質(zhì)，設(shè)計(jì)并完成了如下實(shí)驗(yàn)：

已知：向溶液1中連續(xù)滴加鹽酸，先產(chǎn)生白色沉淀，后沉淀溶解；向溶液2中連續(xù)通入氣體2，也是先產(chǎn)生白色沉淀，后沉淀溶解．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）甲的化學(xué)式是Al₄C₃，
（2）乙的化學(xué)式是BaCO₃•Cu（OH）₂或BaCu（OH）₂CO₃．
（3）加熱條件下，氣體1與固體2反應(yīng)，可產(chǎn)生另外一種氣體和一種固體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為4CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu+CO₂+2H₂O或8CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu₂O+CO₂+2H₂O或3CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+CO+2H₂O或6CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu₂O+CO+2H₂O．
（4）足量氣體2與溶液1反應(yīng)的離子方程式為CO₂+AlO₂^-+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．有人認(rèn)為，判斷該反應(yīng)的氣體2是否過(guò)量較難，應(yīng)對(duì)其中一種產(chǎn)物是“正鹽”還是“酸式鹽”進(jìn)行檢驗(yàn)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明這一產(chǎn)物的成分：取反應(yīng)后的溶液少許于試管中，滴加過(guò)量的CaCl₂溶液，若出現(xiàn)白色沉淀，則產(chǎn)物中有正鹽；過(guò)濾后，向?yàn)V液中滴加NaOH溶液，若又出現(xiàn)白色沉淀，則產(chǎn)物中有酸式鹽．若二者都出現(xiàn)，為二者混合物（可選試劑：氨水、NaOH溶液、稀硫酸、CaCl₂溶液）．

Answer 1

分析 甲和NaOH溶液反應(yīng)生成氣體1，氣體1是含氫量最高的烴，為CH₄，根據(jù)元素守恒知甲中含有C元素，甲烷的物質(zhì)的量為0.15mol，根據(jù)C原子守恒得m（C）=0.15mol×12g/mol=1.8g，甲是二元化合物，另一種元素質(zhì)量為7.2g-1.8g=5.4g，向溶液1中連續(xù)滴加鹽酸，先產(chǎn)生白色沉淀，后沉淀溶解，則溶液1為偏鋁酸鹽，根據(jù)元素守恒知，溶液1為NaAlO₂，則n（Al）=$\frac{5.4g}{27g/mol}$=0.2mol，C、Al原子個(gè)數(shù)之比=0.15mol：0.2mol=3：4，則甲為Al₄C₃；
偏鋁酸鈉和氣體2反應(yīng)生成白色沉淀b為Al（OH）₃，氣體2為酸性氣體；
固體2和稀鹽酸反應(yīng)生成藍(lán)色溶液，固體2中含有Cu元素；固體1和溶液a混合得到溶液2和固體2，溶液2能溶解氫氧化鋁，向溶液2中連續(xù)通入氣體2，先產(chǎn)生白色沉淀，后沉淀溶解，則溶液2為強(qiáng)堿溶液，溶液2只能是Ba（OH）₂；固體1和液體a混合得到溶液2，則a為H₂O，且固體1中含有BaO，固體1為氧化物，所以還含有CuO；
根據(jù)質(zhì)量守恒得氣體2質(zhì)量=29.5g-1.8g-23.3g=4.4g，且氣體2為無(wú)色無(wú)味氣體，向氫氧化鋇溶液中通入氣體2，先生成白色沉淀后白色沉淀溶解，則氣體2為CO₂，n（CO₂）=$\frac{4.4g}{44g/mol}$=0.1mol，n（CuO）=$\frac{8g}{80g/mol}$=0.1mol、n（BaO）=$\frac{23.3g-8g}{153g/mol}$=0.1mol，n（H₂O）=$\frac{1.8g}{18g/mol}$=0.1mol，
乙中Ba、Cu、H、O、C原子個(gè)數(shù)之比=n（BaO）：n（CuO）：2n（H₂O）：[2n（CO₂）+n（BaO）+n（CuO）+n（H₂O）]：n（CO₂）=0.1mol：0.1mol：0.2mol：0.5mol：0.1mol=1：1：2：5：1，其化學(xué)式為BaCO₃•Cu（OH）₂或BaCu（OH）₂CO₃，據(jù)此分析解答．

解答 解：甲和NaOH溶液反應(yīng)生成氣體1，氣體1是含氫量最高的烴，為CH₄，根據(jù)元素守恒知甲中含有C元素，甲烷的物質(zhì)的量為0.15mol，根據(jù)C原子守恒得m（C）=0.15mol×12g/mol=1.8g，甲是二元化合物，另一種元素質(zhì)量為7.2g-1.8g=5.4g，向溶液1中連續(xù)滴加鹽酸，先產(chǎn)生白色沉淀，后沉淀溶解，則溶液1為偏鋁酸鹽，根據(jù)元素守恒知，溶液1為NaAlO₂，則n（Al）=$\frac{5.4g}{27g/mol}$=0.2mol，C、Al原子個(gè)數(shù)之比=0.15mol：0.2mol=3：4，則甲為Al₄C₃；
偏鋁酸鈉和氣體2反應(yīng)生成白色沉淀b為Al（OH）₃，氣體2為酸性氣體；
固體2和稀鹽酸反應(yīng)生成藍(lán)色溶液，固體2中含有Cu元素；固體1和溶液a混合得到溶液2和固體2，溶液2能溶解氫氧化鋁，向溶液2中連續(xù)通入氣體2，先產(chǎn)生白色沉淀，后沉淀溶解，則溶液2為強(qiáng)堿溶液，溶液2只能是Ba（OH）₂；固體1和液體a混合得到溶液2，則a為H₂O，且固體1中含有BaO，固體1為氧化物，所以還含有CuO；
根據(jù)質(zhì)量守恒得氣體2質(zhì)量=29.5g-1.8g-23.3g=4.4g，且氣體2為無(wú)色無(wú)味氣體，向氫氧化鋇溶液中通入氣體2，先生成白色沉淀后白色沉淀溶解，則氣體2為CO₂，n（CO₂）=$\frac{4.4g}{44g/mol}$=0.1mol，n（CuO）=$\frac{8g}{80g/mol}$=0.1mol、n（BaO）=$\frac{23.3g-8g}{153g/mol}$=0.1mol，n（H₂O）=$\frac{1.8g}{18g/mol}$=0.1mol，
乙中Ba、Cu、H、O、C原子個(gè)數(shù)之比=n（BaO）：n（CuO）：2n（H₂O）：[2n（CO₂）+n（BaO）+n（CuO）+n（H₂O）]：n（CO₂）=0.1mol：0.1mol：0.2mol：0.5mol：0.1mol=1：1：2：5：1，其化學(xué)式為BaCO₃•Cu（OH）₂或BaCu（OH）₂CO₃，
（1）通過(guò)以上分析知，甲為Al₄C₃，
故答案為：Al₄C₃；
（2）通過(guò)以上分析知，乙為BaCO₃•Cu（OH）₂或BaCu（OH）₂CO₃，
故答案為：BaCO₃•Cu（OH）₂或BaCu（OH）₂CO₃；
（3）氣體1是甲烷、固體2是CuO，加熱條件下，氣體1與固體2反應(yīng)，可產(chǎn)生另外一種氣體和一種固體，生成的氣體應(yīng)該是二氧化碳或CO、固體是Cu或Cu₂O，根據(jù)元素守恒知還應(yīng)該生成水，所以該反應(yīng)的化學(xué)方程式為4CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu+CO₂+2H₂O或8CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu₂O+CO₂+2H₂O或3CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+CO+2H₂O或6CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu₂O+CO+2H₂O，
故答案為：4CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu+CO₂+2H₂O或8CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu₂O+CO₂+2H₂O或3CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+CO+2H₂O或6CuO+CH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu₂O+CO+2H₂O；
（4）氣體2是二氧化碳、溶液1為偏鋁酸鈉，足量二氧化碳和偏鋁酸鈉反應(yīng)生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉，離子方程式為CO₂+AlO₂^-+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；碳酸根離子和鋇離子反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀、碳酸氫根離子和鋇離子不反應(yīng)，所以其檢驗(yàn)方法是：取反應(yīng)后的溶液少許于試管中，滴加過(guò)量的CaCl₂溶液，若出現(xiàn)白色沉淀，則產(chǎn)物中有正鹽；過(guò)濾后，向?yàn)V液中滴加NaOH溶液，若又出現(xiàn)白色沉淀，則產(chǎn)物中有酸式鹽．若二者都出現(xiàn)，為二者混合物，
故答案為：CO₂+AlO₂^-+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；取反應(yīng)后的溶液少許于試管中，滴加過(guò)量的CaCl₂溶液，若出現(xiàn)白色沉淀，則產(chǎn)物中有正鹽；過(guò)濾后，向?yàn)V液中滴加NaOH溶液，若又出現(xiàn)白色沉淀，則產(chǎn)物中有酸式鹽．若二者都出現(xiàn)，為二者混合物．

點(diǎn)評(píng) 本題考查無(wú)機(jī)物推斷，涉及鋁、Cu、Ba元素及其化合物知識(shí)，明確偏鋁酸鹽性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，結(jié)合原子守恒確定物質(zhì)化學(xué)式，題目難度中等．