Question

已知A是短周期主族元素中原子半徑最大的元素，由H、C、N三種元素組成的化合物X13.5g在氧氣中充分燃燒，生成的氣體依次通過足量的無水CaCl₂（增重4.5g）、堿石灰（增重22g），由質(zhì)譜法測(cè)得X的相對(duì)分子質(zhì)量為27．請(qǐng)回答：
（1）X的電子式是

 

．
（2）由A、氫、氮三種元素形成的某化合物M其摩爾質(zhì)量為39g/mol，與鹽酸反應(yīng)生成兩種鹽，化合物M所含的化學(xué)鍵有

 

，寫出物質(zhì)M投入足量稀鹽酸的化學(xué)方程式為

 

．
（3）現(xiàn)有廢銅（雜質(zhì)為一定量的SiO₂和單質(zhì)Fe）來制備膽礬，同時(shí)得到副產(chǎn)物Y．有人設(shè)計(jì)了圖1的流程：

請(qǐng)根據(jù)上述流程回答下列問題：
①寫出酸浸時(shí)生成Cu²⁺的離子方程式：

 

．
②常溫下K_sp[Fe（OH）₃]=2.6×10^-39，請(qǐng)你計(jì)算說明濾液I中加入堿式碳酸銅調(diào)節(jié)溶液至pH=4時(shí)，能否將Fe³⁺除盡

 

（一般離子濃度小于10^-5mol/L可視作除盡）．
③已知膽礬晶體的溶解度曲線圖2所示，請(qǐng)問對(duì)濾液II進(jìn)行系列操作的名稱依次為蒸發(fā)濃縮、

 

、

 

、

 

、晾干．
④請(qǐng)說出Y物質(zhì)的一種用途

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題,元素及其化合物

分析：A是短周期主族元素中原子半徑最大的元素，則A是Na元素；
由H、C、N三種元素組成的化合物X，由質(zhì)譜法測(cè)得X的相對(duì)分子質(zhì)量為27，根據(jù)元素相對(duì)原子質(zhì)量知，X為HCN，13.5g在氧氣中充分燃燒，生成的氣體依次通過足量的無水CaCl₂（增重4.5g）、堿石灰（增重22g），無水氯化鈣吸收水分和氨氣、堿石灰吸收二氧化碳；
（1）HCN分子中C原子形成四個(gè)共價(jià)鍵、N原子形成三個(gè)共價(jià)且含有一個(gè)孤電子對(duì)；
（2）由A、氫、氮三種元素形成的某化合物M其摩爾質(zhì)量為39g/mol，該化合物M的化學(xué)式為NaNH₂，與鹽酸反應(yīng)生成兩種鹽NaCl、NH₄Cl；
（3）Cu、H₂O₂在酸性條件下發(fā)生反應(yīng)生成可溶性銅鹽和水，鐵和雙氧水、酸反應(yīng)生成鐵離子，所以濾液I中含有銅離子、鐵離子，銅鹽溶液和適量的堿式碳酸銅反應(yīng)并調(diào)節(jié)溶液的pH得到固體和溶液，采用過濾方法分離，濾液中含有硫酸銅，再采用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶的方法得到膽礬晶體，沉淀中含有氫氧化鐵，加熱Fe（OH）₃固體得到Fe₂O₃，從而得到固體Y為Fe₂O₃．

解答： 解：A是短周期主族元素中原子半徑最大的元素，則A是Na元素；
由H、C、N三種元素組成的化合物X，由質(zhì)譜法測(cè)得X的相對(duì)分子質(zhì)量為27，根據(jù)元素相對(duì)原子質(zhì)量知，X為HCN，13.5g在氧氣中充分燃燒，生成的氣體依次通過足量的無水CaCl₂（增重4.5g）、堿石灰（增重22g），無水氯化鈣吸收水分和氨氣、堿石灰吸收二氧化碳；
（1）HCN分子中C原子形成四個(gè)共價(jià)鍵、N原子形成三個(gè)共價(jià)且含有一個(gè)孤電子對(duì)，則HCN的電子式為，故答案為：；
（2）由A、氫、氮三種元素形成的某化合物M其摩爾質(zhì)量為39g/mol，該化合物M的化學(xué)式為NaNH₂，NaNH₂中含有離子鍵和共價(jià)鍵，與鹽酸反應(yīng)生成兩種鹽NaCl、NH₄Cl，反應(yīng)方程式為NaNH₂+2HCl=NaCl+NH₄Cl，故答案為：離子鍵和共價(jià)鍵；NaNH₂+2HCl=NaCl+NH₄Cl；
（3）Cu、H₂O₂在酸性條件下發(fā)生反應(yīng)生成可溶性銅鹽和水，鐵和雙氧水、酸反應(yīng)生成鐵離子，所以濾液I中含有銅離子、鐵離子，銅鹽溶液和適量的堿式碳酸銅反應(yīng)并調(diào)節(jié)溶液的pH得到固體和溶液，采用過濾方法分離，濾液中含有硫酸銅，再采用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶的方法得到膽礬晶體，沉淀中含有氫氧化鐵，加熱Fe（OH）₃固體得到Fe₂O₃，從而得到固體Y為Fe₂O₃，
①酸浸時(shí)生成Cu²⁺的離子方程式為2H⁺+H₂O₂+Cu=Cu²⁺+2H₂O，故答案為：2H⁺+H₂O₂+Cu=Cu²⁺+2H₂O；
②pH=4時(shí)，溶液中c（OH^-）=10^-10mol/L，c（Fe³⁺）=

10-39

(10-10)3

mol/L=2.6×10^-9mol/L＜1×10^-5mol/L，則鐵離子已經(jīng)被除盡，
故答案為：pH=4時(shí)，溶液中c（OH^-）=10^-10mol/L，c（Fe³⁺）=

10-39

(10-10)3

mol/L=2.6×10^-9mol/L＜1×10^-5mol/L，則鐵離子被除盡；
③從硫酸銅溶液中制取硫酸銅晶體，應(yīng)該采用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌的方法，故答案為：冷卻結(jié)晶；過濾；洗滌；
④Y為Fe₂O₃，俗稱鐵紅，可以作煉鐵原料或作鐵紅粉或與鋁粉混合可作鋁熱劑等，
故答案為：煉鐵原料或作鐵紅粉或與鋁粉混合可作鋁熱劑等．

點(diǎn)評(píng)：本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，側(cè)重考查物質(zhì)分離、提純方法的選取和應(yīng)用，明確物質(zhì)的性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，涉及難溶物的溶解平衡、氧化還原反應(yīng)等知識(shí)點(diǎn)，難點(diǎn)是溶度積常數(shù)的有關(guān)計(jì)算，題目難度中等．