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- 2021-07-06 发布
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材料家族中的元素
一、辨清易错易混不失分
1.硅及其化合物
(1)由于硅原子的最外层有4个电子,故它在自然界里有游离态( )
(2)硅是地壳中含量最多的非金属元素,其单质是灰黑色有金属光泽的固体( )
(3)硅的导电性介于金属与绝缘体之间,是良好的半导体材料( )
(4)光导纤维的主要成分为硅,太阳能电池所用的原料为SiO2( )
(5)硅的化学性质不活泼,常温下不与任何物质反应( )
(6)二氧化碳通入硅酸钠溶液中有沉淀生成,证明碳酸的酸性强于硅酸( )
(7)SiO2既能与酸反应又能与碱反应,所以它是一种两性氧化物( )
(8)石英、水晶属于硅酸盐产品( )
答案:(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√
(7)× (8)×
2.Al及其化合物
(1)铝在常温下不能与氧气、氯气反应( )
(2)铝既能溶于强酸又能溶于强碱( )
(3)氧化铝只能与酸反应,不能与碱反应( )
(4)氢氧化铝既能与强酸反应,又能与强碱反应( )
(5)将AlCl3溶液分别滴入到足量的NaOH溶液和足量的氨水中,现象不同( )
(6)明矾可以用于饮用水的杀菌消毒( )
(7)工业上用电解熔融AlCl3的方法来冶炼铝( )
答案:(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√ (6)× (7)×
3.Cu及其化合物
(1)金属在自然界中都以化合态存在,故金属的冶炼就是将金属从其化合物中置换出来( )
(2)铁的冶炼属于热还原法,还原剂为CO( )
(3)合金是混合物,合金中的成分金属保持各自的化学性质( )
(4)镁合金的硬度与强度均高于纯镁( )
(5)铜在干燥的空气中性质稳定,但是在潮湿的环境中则易被锈蚀,生成铜绿( )
(6)铜与氯气、氧气、硫分别反应,得到的产物中铜的化合价均为+2价( )
(7)湿法炼铜和火法炼铜的反应中,铜元素都发生了还原反应( )
(8)无水硫酸铜常常被用来检验水蒸气的存在( )
(9)无水硫酸铜生成CuSO4·5H2O属于物理变化( )
(10)铜绿在灼烧条件下会分解生成氢氧化铜和二氧化碳( )
答案:(1)× (2)√ (3)√ (4)√ (5)√ (6)× (7)√ (8)√ (9)× (10)×
二、书写规范保高分
(由图示写出标号的反应的化学方程式,是离子反应的写离子方程式,有明显实验现象的,描述现象)
1.硅及其化合物
①Si+O2SiO2
②2C+SiO2Si+2CO↑
③Si+2OH-+H2O===SiO+2H2↑
④SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O
⑤SiO2+2OH-===SiO+H2O
⑥Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑
⑦SiO+2H++H2O===H4SiO4↓
⑧SiO+CO2+2H2O===H4SiO4↓+CO
2.铝及其化合物
①2Al+6H+===2Al3++3H2↑
现象:有气泡产生,铝片溶解
②2Al+3O2===2Al2O3或2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe
③Al2O3+6H+===2Al3++3H2O
④Al2O3+2OH-+3H2O===2[Al(OH)4]-
⑤Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
⑥Al3++3OH-===Al(OH)3↓
或Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH
⑦Al3++3[Al(OH)4]-===4Al(OH)3↓
⑧[Al(OH)4]-+H+===Al(OH)3↓+H2O
或[Al(OH)4]-+CO2===Al(OH)3↓+HCO
⑨Al(OH)3+OH-===[Al(OH)4]-
⑩2Al+2OH-+6H2O===2[Al(OH)4]-+3H2↑
3.铜及其化合物
①2Cu+SCu2S
②3Cu+8H++2NO===3Cu2++2NO↑+4H2O
或Cu+4H++2NO===Cu2++2NO2↑+2H2O
③CuO+2H+===Cu2++H2O
④CuO+2H+===Cu2++H2O
⑤Cu(OH)2+2H+===Cu2++2H2O
⑥2Cu(OH)2+RCHO+OH-Cu2O↓+RCOO-+3H2O
现象:有砖红色沉淀产生
[综合评估验收]
一、选择题(每个小题只有一个选项符合题意,每题5分,共50分)
1.化学与科学、技术、社会、环境等密切相关。下列说法不正确的是( )
A.酸雨降落到地面上后其pH会逐渐变小是因为酸雨中的亚硫酸被缓慢氧化
B.光缆在信息产业中有广泛应用,制造光缆的主要材料是二氧化硅
C.“嫦娥二号”研制过程中使用了大量的复合材料
D.玻璃中含有的酸性氧化物SiO2可与NaOH溶液反应,故可用NaOH溶液雕刻工艺玻璃上的纹饰
解析:选D 酸雨降落到地面上pH逐渐变小的原因是SO2与H2O反应生成的H2SO3具有还原性,在空气中与O2发生缓慢氧化生成强酸H2SO4,导致雨水酸性增强,pH变小;用于雕刻工艺玻璃上纹饰的是氢氟酸而不是NaOH溶液。
2.(2018·蚌埠模拟)
中华传统文化博大精深,其中涉及到很多的化学知识。下列有关说法不正确的是( )
A.“火树银花合,星桥铁索开”,其中的“火树银花”涉及到焰色反应
B.中国古人利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈,其中涉及到盐类的水解
C.《天工开物》中有“至于矾现五色之形,硫为群石之将,皆变化于烈火”,其中的矾指的是金属硫化物
D.中国蓝是古代人工合成的蓝色化合物,其化学式为BaCuSi4O10,可改写成BaO·CuO·4SiO2
解析:选C 《天工开物》中有“至于矾现五色之形,硫为群石之将,皆变化于烈火”,其中的矾指的是金属的硫酸盐。
3.(2018·湖北七校联考)下列关于Fe、Cu、Mg、Al四种金属元素的说法中正确的是( )
A.四种元素的单质都能和盐酸反应,生成相应的盐和氢气
B.制备AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法
C.将Mg棒和Al棒作为原电池的两个电极插入NaOH溶液中,Mg棒上发生氧化反应
D.铁锈的主要成分是氧化铁,铜锈的主要成分是氧化铜
解析:选B A项,Cu单质不与盐酸反应;C项,一般情况下,在原电池中,金属性强的作负极,但也要根据电解质溶液的实际情况考虑,Mg的金属性大于Al的,但是电解质溶液为NaOH溶液,而Mg不与NaOH溶液反应,Al与NaOH溶液反应,所以Al棒作负极,发生氧化反应;D项,铁锈的主要成分是氧化铁,铜锈的主要成分是碱式碳酸铜。
4.“类推”这种思维方法在化学学习与研究中有时会产生错误结论,因此类推的结论最终要经过实践的检验才能确定其是否正确。下列几种类推结论中错误的是( )
①钠与水反应生成NaOH和H2;所有金属与水反应都生成碱和H2 ②铁露置在空气中一段时间后就会生锈;性质更活泼的铝不能稳定存在于空气中 ③Al(OH)3、Cu(OH)2受热易分解;Fe(OH)3受热也易分解 ④不能用电解熔融的AlCl3来制取金属铝;也不能用电解熔融的MgCl2来制取金属镁
A.①④ B.②④
C.①②④ D.①②③④
解析:选C ①活泼金属钠与水反应生成NaOH和H2,金属与水反应不一定生成碱,如Fe与水蒸气在高温下反应生成Fe3O4和H2,错误;②铁露置在空气中一段时间后就会生锈,是因为发生了电化学腐蚀,金属铝在空气中和O2反应表面生成一层致密的氧化铝薄膜,阻止O2与内部铝反应,所以铝能稳定存在于空气中,错误;③难溶性碱受热易分解,所以Fe(OH)3受热也易分解,正确;④AlCl3是共价化合物,熔融状态下不导电,故不能用电解熔融的AlCl3来制取金属铝;MgCl2是离子化合物,熔融状态下导电,能用电解熔融的MgCl2来制取金属镁,错误。
5.下列物质的转化在给定条件下能实现的是( )
A.NaCl(aq)NaHCO3(s)Na2CO3(s)
B.CuCl2Cu(OH)2Cu
C.AlNa[Al(OH)4](aq)Na[Al(OH)4](s)
D.MgO(s)Mg(NO3)2(aq)Mg(s)
解析:选C A项,NaCl溶液中通入CO2不能生成NaHCO3,应该先通入NH3,错误;B项,CuCl2溶液与NaOH反应生成Cu(OH)2沉淀,与葡萄糖反应生成Cu2O,不是Cu,错误;C项,Al和NaOH反应生成Na[Al(OH)4]和H2,Na[Al(OH)4]溶液加热可以得到Na[Al(OH)4]固体,正确;D项,MgO和HNO3反应生成Mg(NO3)2,制取金属Mg应该电解熔融的MgCl2,而不是Mg(NO3)2溶液,错误。
6.
已知a、b、d、e均为中学化学中的常见物质,它们之间的转化关系如图所示(部分产物略去),则下列有关物质的推断不正确的是( )
A.若a是铁,则e可能为稀硝酸
B.若a是CuO,e是碳,则b为CO
C.若a是NaOH溶液,e是CO2,则b为NaHCO3
D.若a是AlCl3溶液,e可能是氨水
解析:选D A项,Fe和过量的硝酸反应生成Fe(NO3)3,与少量硝酸反应生成Fe(NO3)2,Fe(NO3)2可以被氧化为Fe(NO3)3,Fe(NO3)3能与Fe反应生成Fe(NO3)2,能实现上述转化,正确;B项,CuO与少量的碳反应生成CO2,与过量的碳反应生成CO,CO2被过量碳还原为CO,CO与O2反应生成CO2,符合转化关系,正确;C项,NaOH溶液与过量的CO2反应生成NaHCO3,与少量的CO2反应生成Na2CO3,Na2CO3溶液与CO2反应生成NaHCO3,NaHCO3与NaOH反应生成Na2CO3,符合转化关系,正确;D项,AlCl3溶液和氨水反应生成Al(OH)3沉淀,Al(OH)3不溶于氨水,不能实现转换,错误。
7.(2018·福建龙海模拟)某溶液中可能含有H+、NH、Mg2+、Al3+、Fe3+、CO、SO、NO中的几种。①若加入锌粒,产生无色无味无毒的气体;②若加入NaOH溶液,产生白色沉淀,且产生的沉淀的物质的量与加入NaOH的物质的量之间的关系如图所示。则下列说法正确的是( )
A.溶液中的阳离子只有H+、Mg2+、Al3+
B.溶液中一定不含CO,一定含有SO和NO
C.溶液中n(NH)=0.2 mol
D.三种离子的物质的量之比n(H+)∶n(Al3+)∶n(Mg2+)=1∶1∶1
解析:选C 加入锌粒,产生无色无味无毒的气体,说明气体是氢气,因此溶液显酸性,则CO和NO不能大量存在;加入NaOH溶液,产生白色沉淀,说明不存在Fe3+;根据产生的沉淀量与加入NaOH的物质的量之间的关系图可知,溶液中一定含有Mg2+、Al3+;又因为当沉淀达到最大值时,继续进入氢氧化钠,沉淀不变,这说明溶液中还存在NH,其n(NH)=0.7 mol-0.5 mol=0.2 mol;由于溶液中还必须存在阴离子,所以一定还有SO。根据题图可知,H+的物质的量为0.1 mol、Al3+的物质的量为0.1 mol,Mg2+的物质的量为=0.05 mol。
8.将金属铜、铁置于氯化铁溶液中充分反应,下列对反应情况设想的评价正确的是( )
选项
反应情况设想
评价
A
当铁、铜均不剩余时,溶液中一定有Fe2+、Cu2+,一定无Fe3+
正确,Fe3+和Fe、Cu均可反应
B
当铁、铜均有剩余时,溶液中一定有Fe2+、Cu2+,无Fe3+
正确,Fe和Cu与Fe3+都反应,故有Fe2+和Cu2+,无Fe3+
C
当铜有剩余,铁无剩余时,溶液中一定只有Fe2+、无Cu2+
正确,Cu有剩余故无Cu2+
D
当铁有剩余,铜无剩余时,溶液中一定有Fe2+、Cu2+
不正确,不可能是Fe剩余,Cu不剩余,因为Fe比Cu优先与Fe3+反应
解析:选D 因离子的氧化性强弱顺序Fe3+>Cu2+>Fe2+。如果Fe3+的量很多,可以将铁和铜全部氧化后还有剩余,A项错误;当铁有剩余时,溶液中不会存在Cu2+,B项错误;当铜有剩余时,可能部分铜发生反应,溶液中可能有Cu2+,C项错误;因还原性Fe>Cu,故不存在有铁无铜的情况,D项评价正确。
9.某同学采用工业大理石(含有少量SiO2、Al2O3、Fe2O3等杂质)制取CaCl2·6H2O,设计了如下流程:
下列说法不正确的是( )
A.固体Ⅰ中含有SiO2,固体Ⅱ中含有Fe(OH)3
B.使用石灰水时,要控制pH,防止固体Ⅱ中Al(OH)3转化为[Al(OH)4]-
C.试剂a选用盐酸,从溶液Ⅲ得到CaCl2·6H2O产品的过程中,须控制条件防止其分解
D.若改变实验方案,在溶液Ⅰ中直接加氨水至沉淀完全,滤去沉淀,其溶液经蒸发浓缩、冷却结晶也可得到纯净CaCl2·6H2O
解析:选D SiO2难溶于盐酸,固体Ⅰ中含有SiO2;FeCl3与Ca(OH)2 反应生成Fe(OH)3,所以固体Ⅱ中含有 Fe(OH)3,故A正确;Al(OH)3可溶于强碱,使用石灰水时,要控制pH,防止固体Ⅱ中Al(OH)3转化为[Al(OH)4]-,故B正确;CaCl2·6H2O易失去结晶水,所以须控制条件防止其分解,故C正确;溶液Ⅰ中直接加氨水至沉淀完全,生成NH4Cl,其溶液经蒸发浓缩、冷却结晶不能得到纯净CaCl2·6H2O,故D错误。
10.(2018·济南模拟)某混合物X由Al2O3、Fe2O3、Cu、SiO2中的一种或几种物质组成。某校课外兴趣小组以两条途径分别对X进行如下实验探究:
下列有关说法不正确的是( )
A.1.92 g固体只含Cu
B.由Ⅰ可知X中一定存在Fe2O3和Cu
C.原混合物中m(Fe2O3)∶m(Cu)=1∶1
D.原混合物X至少含Al2O3和SiO2中的一种,但不能进一步确认二者的存在与否
解析:选D 途径a中,加入盐酸时生成蓝色溶液,说明溶液中含有Cu2+,只能是Fe2O3与盐酸反应生成的Fe3+把Cu氧化为Cu2+,即X中一定存在Fe2O3和Cu,B正确;盐酸过量,Fe2O3完全反应,但是铜不一定完全反应,当加入过量NaOH溶液时,SiO2完全反应,所以剩余的1.92 g固体只能是铜,由此可知X中含有SiO2,其质量为4.92 g-1.92 g=3 g,结合途径b可知,X中不含Al2O3,A正确,D错误;根据Fe2O3+6HCl===2FeCl3+3H2O,2FeCl3+Cu===CuCl2+2FeCl2得关系:Fe2O3~Cu,即在与足量盐酸反应时,Fe2O3和Cu的物质的量相等,质量为9.4 g-4.92 g=4.48 g,
在混合物中铜的质量还要再加上剩余的1.92 g,即混合物中m(Fe2O3)∶m(Cu)=1∶1。
二、非选择题(3个小题,共50分)
11.(14分)一种白色晶体A极易溶于水,将A配成溶液进行如下框图所示的实验,实验现象及转化关系如框图所示。A为含硫的正盐其中硫元素化合价为+4,气体D能使品红溶液退色,气体F能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。试回答下列问题:
(1)写出物质化学式:D__________;F__________。
(2)写出下列反应的离子方程式:
①A和酸性KMnO4溶液反应:___________________________________________;
②D和新制氯水:________________________________________________。
(3)通过本题的解答,在检验SO时,应使用__________。
A.盐酸酸化的BaCl2溶液
B.硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液
解析:根据已知条件:能使品红溶液退色的是SO2,所以D是SO2,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的是NH3,即F是NH3,A是一种白色晶体,和其他物质反应既能生成NH3又能生成SO2,所以A是(NH4)2SO3,容易被氧化剂氧化为(NH4)2SO4,所以B是(NH4)2SO4,得出E是NH4Cl,白色沉淀C是BaSO4。
(1)根据分析,D是SO2,F是NH3。
(2)①A是(NH4)2SO3,A和酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为2MnO+6H++5SO===5SO+2Mn2++3H2O;
②Cl2能将SO2氧化,离子方程式为SO2+Cl2+2H2O===SO+4H++2Cl-。
(3)通过本题的解答可知,若溶液中存在SO,加入硝酸后能够被氧化为SO,因此在检验SO时,应使用盐酸酸化的BaCl2溶液,故选A。
答案:(1)SO2 NH3
(2)①2MnO+6H++5SO===5SO+2Mn2++3H2O
②SO2+Cl2+2H2O===SO+4H++2Cl-
(3)A
12.(16分)某科研小组以难溶性钾长石(K2O·Al2O3·6SiO2)为原料,提取Al2O3、K2CO3等物质,工艺流程如下:
(1)煅烧过程中钾长石中的钾元素和铝元素在Na2CO3作用下转化为可溶性的NaAlO2和KAlO2,写出Al2O3转化为NaAlO2的化学方程式_________________________________。
(2)已知NaAlO2和KAlO2易发生如下水解反应:AlO+2H2OAl(OH)3+OH-,“浸取”时应保持溶液呈____(填“酸”或“碱”)性。
(3)“转化”时加入NaOH的主要作用是_____________________(用离子方程式表示)。
(4)上述工艺中可以循环利用的主要物质是__________、____________和水。
(5)以Al2O3为原料,以石墨为电极,通过电解法可制得金属铝。电解池中接电源负极的一极电极反应式是__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
长时间电解后,需要更换新的石墨电极的是__________(填“阴”或“阳”)极。
解析:(1)在加热时Al2O3与Na2CO3反应生成Na[Al(OH)4],同时生成CO2气体,化学方程式为Na2CO3+Al2O3+4H2O2Na[Al(OH)4]+CO2↑。(2)碱性条件下可以抑制AlO水解。(3)“沉淀”过滤后的“滤液”中含有NaHCO3和KHCO3,加入NaOH与HCO反应生成CO。(4)由流程图可知,Na2CO3、CO2和水既是加入的物质,也是生成的物质,故可循环利用。(5)阴极Al3+得电子,发生还原反应,生成Al;阳极反应为O2-失电子,生成O2,该电极的石墨可被氧化,故需要及时更换。
答案:(1)Na2CO3+Al2O3+4H2O2Na[Al(OH)4]+CO2↑
(2)碱 (3)HCO+OH-===H2O+CO
(4)Na2CO3 CO2
(5)Al3++3e-===Al 阳
13.(20分)工业上设计将VOSO4中的K2SO4、SiO2杂质除去并回收得到V2O5的流程如下,请回答下列问题:
(1)步骤①所得废渣的成分是____________(写化学式),操作Ⅰ的名称_______。
(2)步骤②、③的变化过程可简化为(下式R表示VO2+
,HA表示有机萃取剂):R2(SO4)n (水层)+2nHA(有机层)2RAn(有机层)+nH2SO4(水层)
②中萃取时必须加入适量碱,其原因是______________________________________
________________________________________________________________________。
③中X试剂为______________。
(3)⑤的离子方程式为__________________________________________________。
(4)25 ℃时,取样进行实验分析,得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表:
pH
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2.0
2.1
钒沉
淀率(%)
88.1
94.8
96.5
98.0
98.8
98.8
96.4
93.1
89.3
结合上表,在实际生产中,⑤中加入氨水,调节溶液的最佳pH为___________;若钒沉淀率为93.1%时不产生Fe(OH)3 沉淀,则溶液中c(Fe3+)<______________。(已知:25 ℃时,Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39)
(5)该工艺流程中,可以循环利用的物质有____________ 和____________。
解析:(1)将含有K2SO4、SiO2杂质的VOSO4样品溶于水,SiO2不溶于水,步骤①过滤得废渣的成分是SiO2;将难溶性固体与溶液分离的操作是过滤,故操作Ⅰ的名称为过滤。(2)根据化学工艺流程知步骤②为萃取,即平衡:R2(SO4)n(水层)+2nHA(有机层)2RAn(有机层)+nH2SO4(水层)正向移动,故萃取时必须加入适量碱,其原因是加入碱中和硫酸,促使平衡正向移动,提高钒的萃取率;步骤③为反萃取,上述平衡逆向移动,故加入的X试剂为H2SO4。(3)含有VO2+、SO的水中加入氧化剂KClO3可以把+4价的VO2+氧化为+5价的VO,步骤⑤中加入氨水,VO与氨水反应生成NH4VO3沉淀,发生反应的离子方程式为NH3·H2O+VO===NH4VO3↓+OH-。(4)根据表格数据可知pH为1.7、1.8时钒沉淀率最高,故调节溶液的最佳pH为1.7~1.8;若钒沉淀率为93.1%,则pH=2.0,c(H+)=10-2mol·L-1,c(OH-)=10-12mol·L-1,此时不产生Fe(OH)3沉淀,则溶液中c(Fe3+)<==2.6×10-3mol·L-1。(5)根据流程示意图可知该工艺流程中可以循环利用的物质有氨气(或氨水)和有机萃取剂。
答案:(1)SiO2 过滤
(2)加入碱中和硫酸,促使平衡正向移动,提高钒的萃取率[或类似表述,如提高RAn(有机层)的浓度、百分含量等]
H2SO4
(3)NH3·H2O+VO===NH4VO3↓+OH-
(4)1.7~1.8(或1.7、1.8其中一个) 2.6×10-3mol·L-1
(5)氨气(或氨水) 有机萃取剂
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