Question

I．2013年6月“蛟龙”号载人潜水器投入应用后，计划每年将有4至5个月的海上时间用于深海探矿。

（1）“蛟龙”号外壳是用特殊的钛铝合金材料制成，它可以在深海中承受700个大气压的压力。

①铝元素在周期表中的位置是               。

②工业上可以用电解法或金属热还原法制金属钛。电解熔融的TiCl₄可以制得金属钛，则TiCl₄为         化合物（填“离子”或“共价”）；在1070K 用熔融的镁在氩气中还原TiCl₄可得多孔的海绵钛，该反应的化学方程式                 。

（2）锰结核中的黄铜矿(主要成分为CuFeS₂)是海洋矿物中的一种，它是制取铜及其化合物的主要原料之一。据报道，有一种名叫Thibacillus ferroxidans的细菌，在硫酸溶液中利用氧气可以将黄铜矿氧化成硫酸盐。若CuFeS₂中Fe的化合价为＋2，试配平该反应的化学方程式：

CuFeS₂+      H₂SO₄+     O₂  =       CuSO₄+      Fe₂(SO₄)₃+      H₂O

II．（12分）无机盐X仅由三种短周期元素组成，其相对分子质量为238，原子个数比为1︰1︰4。将23.8gX与水共热，生成一种有特殊臭味的气体单质A和某强酸的酸式盐溶液B，B的焰色反应呈黄色，在溶液B中加入足量的BaCl₂溶液，产生46.6g白色沉淀。请推测并回答：

（1）单质A有很强的氧化性，可用于净化空气，饮用水消毒等。A中组成元素的简单离子结构示意图为     。

（2）X的化学式           。

（3）实验室可通过低温电解B溶液制备X。该电解反应的化学方程式             。

（4）X氧化能力强，对环境友好，可用于脱硝、脱硫。在碱性条件下，X氧化NO的离子方程式        。

（5）X溶液与铜反应时先慢后快。某同学认为除反应放热这一因素外，还有一种可能是反应生成的Cu²⁺对后续反应起催化作用，为此他设计了如下实验方案：取少量铜粉置于试管中，先加入少量CuSO₄溶液，再加入X溶液，振荡，观察现象。若加入硫酸铜溶液的反应快，说明Cu^2＋起了催化作用，反之Cu^2＋不起作用。写出X与铜反应的化学方程式         ，判断该同学设计的验证方法合理性并说明理由              。

Answer

I.（1）①第三周期，第IIIA族

②离子 2Mg+TiCl4Ti+2MgCl2

（2）4CuFeS2+2H2SO4+17 O2 =4 CuSO4+2 Fe2(SO4)3+2H2O

II.（1）（2）Na2S2O8（3）2NaHSO4Na2S2O8+H2↑

（4）3S2O82-+2NO+8OH-=6SO42-+2NO3-+4H2O

（5）Na2S2O8+Cu=Na2SO4+CuSO4该同学的验证方法不合理，因为加入CuSO4溶液，反应速率快也可能是SO42-起催化作用

【解析】

试题分析：I. （1）①根据元素周期表可知，Al位于第三周期第IIIA族；

②电解熔融的TiCl4可以制得金属钛，因此TiCl4为离子化合物；在1070K 用熔融的镁在氩气中还原TiCl4可得多孔的海绵钛，该反应的化学方程式2Mg+TiCl4Ti+2MgCl2；

（2）根据氧化还原反应中得失电子守恒的原则，可以配平化学方程式：4 CuFeS2+ 2 H2SO4+ 17 O2 == 4 CuSO4+ 2 Fe2(SO4)3+ 2 H2O

II.无机盐X仅由三种短周期元素组成，将其与水共热，生成一种有特殊臭味的气体单质A，且单质A有很强的氧化性，可用于净化空气，饮用水消毒等，则A为臭氧；还能生成某强酸的酸式盐溶液B，且B的焰色反应呈黄色，则B中含有Na元素；在溶液B中加入BaCl2溶液，能产生白色沉淀，则B中有硫酸根，故B为NaHSO4。由此可以确定无机盐X中有Na、S、O三种元素，且三种元素的原子个数比为1︰1︰4，可设Na与S的原子个数均为a，故O的个数为4a，由X的相对分子质量为238可知，23a+32a+64a=238，得a=2，无机盐X的化学式为Na2S2O8。

（1）由以上分析可知，A为臭氧，因此A中组成元素氧元素的简单离子结构示意图为；

（2）X的化学式为为Na2S2O8；

（3）实验室可通过低温电解B溶液制备X，电解反应方程式为2NaHSO4Na2S2O8+H2↑

（4）X氧化能力强，对环境友好，可用于脱硝、脱硫。在碱性条件下，Na2S2O8氧化NO的离子方程式3S2O82-+2NO+8OH-=6SO42-+2NO3-+4H2O；

（5）Na2S2O8与Cu发生氧化还原反应，方程式为Na2S2O8+Cu=Na2SO4+CuSO4；该同学的验证方法不合理，因为加入CuSO4溶液，同时加入了铜离子和硫酸根，有可能起催化作用的是硫酸根离子。

考点：考查元素周期表和无机物的推断。