Question

2．元素化合物知识是初中化学重要的学习内容．请回答下列有关元素化合物的问题．
（1）根据如图信息，写出甲、乙两种元素的单质间发生反应的化学方程式：4Al+3O₂=2Al₂O₃．
（2）某同学将铁片放入CuSO₄溶液中，发现铁片表面有红色物质析出，同时还有少量无色无味气泡产生．对于产生气泡的“异常现象”，下列猜想不合理的是B（填字母）．
A、产生的气体可能是H₂                 B、产生的气体可能是CO₂
C、CuSO₄溶液中可能含有少量的某种酸     D、CuSO₄溶液的pH可能小于7
（3）某工厂用电解饱和食盐水的方法生产氯气、烧碱、氢气等化工产品（反应的化学方程式：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑），这种工业称为“氯碱工业”，某研究性学习小组对该厂生产的烧碱样品进行如下探究．
【提出问题】烧碱样品中含有哪些杂质？
【猜想】
猜想一：可能含有Na₂CO₃，作出此猜想的依据是：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O（用化学方程式表示）．
猜想二：可能含有NaCl，作出此猜想的依据是：可能有少量的氯化钠没有反应（用简洁的文字表述）．
【设计实验】

实验步骤	实验现象	解释或结论
①取适量烧碱样品置于试管中，加水溶解，并用手触摸试管外壁	试管外壁发热	原因是氢氧化钠固体溶于水放热
②向①所得的溶液中逐渐加入稀硝酸至过量	一开始无明显现象，一段时间后产生能使澄清石灰水变浑浊的气体	样品中含有的杂质是碳酸钠
③向②所得的溶液中滴加几滴硝酸银溶液	产生白色沉淀	样品中还含有的杂质是氯化钠

（4）某同学取100g含有H₂SO₄的酸性废水，然后滴加烧碱溶液中和，至溶液pH=7时，共消耗质量分数为20%的烧碱溶液20g．求这种废水中含H₂SO₄的质量分数．

Answer 1

分析 （1）根据元素周期表提供的信息和离子结构示意图判断元素的种类，并书写化学方程式．
（2）根据在化学变化中遵循质量守恒定律进行解答．
（3）二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，因此可能有碳酸钠；如果氯化钠没有全部反应的话，溶液中可能含有NaCl．氢氧化钠固体溶于水放热；向①所得的溶液中逐渐加入稀硝酸至过量，反应物中产生能使澄清石灰水浑浊的二氧化碳气体，因此样品中含有的杂质是碳酸钠；向②所得的溶液中滴加几滴硝酸银溶液，产生白色沉淀氯化银，说明样品中还含有的杂质是氯化钠；
（4）根据题意，氢氧化钠溶液与硫酸反应生成硫酸钠和水，用20%的氢氧化钠溶液中和100g硫酸溶液，共消耗氢氧化钠溶液20g，反应后溶液呈中性，结合溶质质量=溶液质量×溶质的质量分数、反应的化学方程式进行分析解答即可．

解答 解：（1）可知图中离子结构示意图可知，质子数为13，代表是离子，甲、乙两种元素的单质间发生反应的化学方程式为：4Al+3O₂=2Al₂O₃；故填：4Al+3O₂=2Al₂O₃；
（2）A、如果硫酸铜溶液显酸性，则锌能和显酸性的溶液反应生成氢气．故A有科学道理；
B、反应物中不含有碳元素，生成物中不可能有二氧化碳．故B没科学道理；
C、因为无色无味气泡产生，可以猜测CuSO₄溶液中可能含有少量的某种酸与金属锌反应产生气体，故C有科学道理；
D、如猜测CuSO₄溶液中可能含有少量的某种酸，则CuSO₄溶液的pH可能小于7，故D有科学道理；
故选B；
（3）【猜想】
二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，因此可能有碳酸钠；氯化钠可能没有全部反应，因此可能有氯化钠；
故答案为：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；可能有少量的氯化钠没有反应；
【设计实验】
加水溶解，试管外壁发热，原因是氢氧化钠固体溶于水放热；向①所得的溶液中逐渐加入稀硝酸至过量，一开始无明显现象，一段时间后产生能使澄清石灰水浑浊的二氧化碳气体，因此样品中含有的杂质是碳酸钠；向②所得的溶液中滴加几滴硝酸银溶液，产生白色沉淀氯化银，说明样品中还含有氯离子（Cl^-），即含有氯化钠；上述实验中稀硝酸不可以用稀盐酸代替，因为盐酸中有氯离子，影响氯化钠中氯离子的检验．
故答案为：氢氧化钠固体溶于水放热；碳酸钠；氯化钠；
（4）设100g废水中的硫酸质量为x
  2NaOH+H₂SO₄═Na₂SO₄+2H₂O
   80          98
20g×20%    x
$\frac{80}{20g×20%}=\frac{98}{x}$ 
x=4.9g
所以废水中硫酸的质量分数为：$\frac{4.9g}{100g}$×100%=4.9%．
故答案为：废水中硫酸的质量分数为4.9%

点评 本考点属于实验探究题，既有物质性质的检验，又有化学方程式的书写和有关的计算，综合性比较强．本题根据题目提供的信息，结合实验探究的一般步骤和碱的性质等知识来解决，还要注意化学方程式的书写和配平，有关的计算要准确．本考点主要出现在实验题中．