2020高考化学二轮复习能力提升训练10无机元素及其化合物的性质及相互转化含解析 8页

1 能力提升训练(10) 1．能实现下列转化的非金属单质为(　C　) A．Si　　　　B．N2 C．S　　　　D．Cl2 解析：SiO2 与 H2O 不能直接化合，A 项错误；N2 与 O2 在放电条件下生成 NO，NO 不能与 H2O 化合，B 项错误；S→SO2→H2SO3→Na2SO3，C 项正确；Cl2 与 O2 不能直接化合，D 项错误。 2．下列实验操作中能达到预期目的的是(　C　) 选项 实验操作 目的 A 向 Na2SO3 溶液中先加 Ba(NO3)2 溶液，然后加足量稀盐 酸，观察最终有无沉淀生成 判断 Na2SO3 是否完全变质 B 用铝片和铜片作为电极，插入浓硝酸中 比较铝与铜的金属性强弱 C 将两种油分别滴入几滴到热的 NaOH 溶液中，观察最 后是否存在分层现象 区别植物油与矿物油 D 将混合气体缓慢通过盛有无水 CaCl2 的干燥管 除去 NH3 中的水蒸气 解析：NO－3 、H＋可将 BaSO3 氧化为 BaSO4，故无论 Na2SO3 是否变质及变质多少，最终均 可得到 BaSO4 沉淀，A 项错误；常温下，铝可被浓硝酸钝化导致铜作负极，B 项错误；植物 油在 NaOH 溶液中水解生成可溶于水的物质而矿物油不能，C 项正确；氨气也能被无水 CaCl2 吸收，D 项错误。 3．下列有关钠及其化合物的说法中正确的是(　D　) A．金属钠具有强的还原性，可从 TiCl4 溶液中置换出 Ti B．Na2O2 能与水反应，所以 Na2O2 可以作气体的干燥剂 C．相同质量的 Na2CO3 和 NaHCO3 与足量盐酸作用时，产生的气体质量相同 D．除去 Na2O2 粉末中混有的少量 Na2O，可将混合物在氧气中加热 解析：金属钠与 TiCl4 水溶液反应时，先与水反应，A 错误；Na2O2 能与水反应，但生成 氧气，引入杂质，Na2O2 不能作气体的干燥剂，B 错误；相同质量的 Na2CO3 和 NaHCO3 与足量 盐酸作用时，NaHCO3 产生的气体质量大，C 错误；Na2O 与 O2 反应生成 Na2O2，D 正确。 4．由 SO2 和 O2 制备 SO3(熔点 16.8 ℃，沸点 44.8 ℃)的模拟装置如下图所示(加热和夹 持装置省略)： 2 下列说法正确的是(　C　) A．装置①中的试剂为饱和 NaHSO3 溶液 B．实验室可用铜与稀硫酸在加热条件下制取 SO2 C．装置③反应管中的铂石棉用作反应的催化剂 D．从装置⑤逸出的气体有 SO2 和 O2 解析：A 项，进入高温反应管的气体必须干燥，①应是浓硫酸，错误；B 项，铜与稀硫 酸不反应，错误；C 项，通常情况下，SO2 和 O2 反应很慢，需用催化剂催化，正确；D 项， 该反应是可逆反应，④中逸出的气体主要是 SO2 和 O2 及少量的 SO3 气体，则⑤中应盛放碱石 灰，可除去 SO2、SO3，错误。 5．下列各组物质中，物质之间通过一步反应就能实现如图所示转化的是(　B　) 选项 X Y Z R A Al AlCl3 Al(OH)3 NaAlO2 B Na Na2O Na2O2 NaOH C H2S S SO2 SO3 D N2 NH3 NO NO2 解析：A 项，铝不能经一步反应生成氢氧化铝。B 项，钠可以经一步反应分别生成氧化 钠、过氧化钠、氢氧化钠，氧化钠在氧气中加热生成过氧化钠，过氧化钠与水反应可生成氢 氧化钠，氧化钠与水反应生成氢氧化钠。C 项，H2S 不能经一步反应生成 SO3，S 不能经一步 反应生成 SO3。D 项，N2 不能经一步反应生成 NO2，NH3 不能经一步反应生成 NO2。 6．一定条件下，中学化学常见物质甲、乙之间存在如下转化关系，乙是(　D　) 乙 ― ― → 化合反应 甲 ― ― → 复分解反应 乙 A．HCl B．FeCl2 C．KOH D．NaHCO3 解析：由甲→乙发生复分解反应可知，甲、乙均为化合物。由转化关系可知，甲为化合 物，不会通过化合反应生成 HCl，A 不选；若乙为 FeCl2，甲→乙的化合反应应属于氧化还 原反应，但不满足甲→乙发生复分解反应，B 不选；甲为化合物，不会通过化合反应生成 KOH，C 不选；若甲为碳酸钠，与少量盐酸发生复分解反应生成乙(碳酸氢钠)，碳酸钠、水、 3 二氧化碳发生化合反应生成乙(碳酸氢钠)。 7．A～G 各物质间的关系如图所示，其中 B、D 为气体单质。则下列说法错误的是(　A　) A．已知 C 的浓溶液在催化剂存在的条件下加热，能与 B 反应生成 D，由此可以推断 B 的氧化性比 MnO2 强 B．反应②的离子方程式为 MnO2＋4H＋＋2Cl－ ===== △ Cl2↑＋Mn2＋＋2H2O C．新配制的 F 溶液一般需要加入铁屑和稀盐酸，前者用于防止 Fe2＋被空气氧化成 Fe3 ＋，后者可抑制 Fe2＋的水解 D．若反应①在常温下进行，则 1 mol A 在反应中能转移 1 mol 电子 解析：根据题图分析知，反应②为浓盐酸与 MnO2 在加热的条件下反应产生 Cl2，反应① 为双氧水分解产生 O2，则 B 为 O2，D 为 Cl2。A 项，浓盐酸与 O2 在催化剂存在的条件下加热， 反应产生 Cl2，而浓盐酸与 MnO2 在加热条件下(不需催化剂)，反应生成 Cl2，证明氧化性 MnO2>O2，错误；B 项，反应②的离子方程式为 MnO2＋4H＋＋2Cl－ ===== △ Mn2＋＋2H2O＋Cl2↑， 正确；C 项，FeCl2 是强酸弱碱盐，在溶液中 Fe2＋容易发生水解反应而使溶液显浑浊，为了 抑制盐的水解，要加入少量的盐酸，同时 Fe2＋有还原性，易被空气中的 O2 氧化为 Fe3＋，为 了防止其氧化，要加入还原剂 Fe 粉，正确；D 项，若反应①在常温下进行，则 A 是 H2O2，B 是 O2,1 mol A 在反应中能转移 1 mol 电子，正确。 8．(2019·湖北宜昌联考)某第ⅡA 族元素是该族元素中在自然界中存在最广泛的元素， 常以化合物 F 的形式存在，其单质 A 可发生一系列如图所示的化学反应。 下列说法正确的是(　C　) A．D 与 H 溶液反应只有一种碳酸盐生成 4 B．电解 F 与盐酸反应后的溶液以制取单质 A C．反应①、③中消耗等量 H2O 时转移的电子数相同 D．工业上常用 F 的悬浊液与 Cl2 反应制取漂白粉 解析：本题综合考查元素及其化合物的转化与推理能力。第ⅡA 族元素中在自然界中存 在最广泛的是 Ca，其单质与水反应生成 Ca(OH)2 和 H2，由题图中物质的转化关系可知 B 是 H2， C 是 Ca(OH)2，E 是 NaH，H 是 NaOH，F 是 CaCO3，CaCO3 受热分解生成 CO2 和 CaO，而 CO2 恰好 与 Ca(OH)2 反应生成 CaCO3 和 H2O，所以 D 和 G 分别是 CO2 和 CaO。A 项，CO2 与 NaOH 溶液反 应可能会生成两种碳酸盐：Na2CO3 和 NaHCO3，错误。B 项，Ca 为活泼金属，一般只能通过电 解法来制备，可用电解熔融的 CaCl2 的方法制备，但不能通过电解 CaCl2 溶液制备，因 Ca 为 活泼金属，可与水反应，错误。C 项，反应①为 Ca＋2H2O===Ca(OH)2＋H2↑，H2O 是氧化剂， 反应消耗 1 mol H2O 时转移 1 mol 电子，反应③为 NaH＋H2O===NaOH＋H2↑，H2O 是氧化剂， 反应消耗 1 mol H2O 时，转移了 1 mol 电子，反应①、③消耗等量 H2O 时转移的电子数相同， 正确。D 项，工业上常用 Ca(OH)2 的悬浊液与 Cl2 反应制取漂白粉，错误。 9．(2019·湖南十三校联考)研究发现，硝酸越稀，还原产物中氮元素的化合价越低。 某同学取适量的铁铝合金与足量很稀的硝酸充分反应，没有气体放出。在反应结束后的溶液 中，逐滴加入 4 mol·L－1 NaOH 溶液，所加 NaOH 溶液的体积(mL)与产生的沉淀的物质的量 (mol)的关系如图所示。下列说法不正确的是(　A　) A．O 点处溶液中的阳离子为 H＋、Fe2＋、Fe3＋、Al3＋ B．DE 段反应的离子方程式为 NH＋4 ＋OH－===NH3·H2O C．合金中 n(Al)＝0.008 mol D．欲测定 F 点沉淀的质量，实验步骤是：过滤、洗涤、干燥、称量 解析：铁铝合金与足量很稀的 HNO3 充分反应，被氧化为 Al3＋和 Fe3＋，反应过程中没有 气体放出，则没有氮的氧化物生成，由于 HNO3 的浓度越稀，对应还原产物中 N 元素的化合 价越低，可推出＋5 价 N 元素被还原生成了 NH＋4 ，故 O 点处溶液中的阳离子有 Al3＋、Fe3＋、 NH ＋4 和 H＋，A 错误。DE 段沉淀的物质的量保持不变，说明该过程中 NH ＋4 与 OH－发生反应生 成 NH3·H2O，离子方程式为 NH＋4 ＋OH－===NH3·H2O，B 正确。由题图可知，EF 段 Al(OH)3 逐 渐溶解，沉淀的物质的量减小，消耗 2 mL 4 mol/L NaOH 溶液，据 Al(OH)3＋OH－===AlO－2 ＋ 2H2O 可得，n(Al)＝n[Al(OH)3]＝4 mol/L×2×10－3 L＝0.008 mol，C 正确。F 点形成的沉淀 为 Fe(OH)3，欲测定沉淀的质量，应将固体和液体分离，故实验步骤为过滤、洗涤、干燥、 称量，D 正确。 10．(2019·山东淄博摸底考试)Ⅰ.(1)已知：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH1 ＝a kJ·mol－1 CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝b kJ·mol－1 2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH3＝c kJ·mol－1 5 则反应 CO2(g)＋CH4(g)===2CO(g)＋2H2(g)的 ΔH＝(a＋2b－2c) kJ·mol－1。 Ⅱ.NH3 与 NO2 是常见的氮的化合物，研究它们的综合利用有重要意义。 (2)NO2 产生的环境问题有光化学烟雾污染(或酸雨、臭氧空洞等)(填一种)。 (3)热电厂通常用 NH3 消除燃煤烟气中的 NO2，写出该反应的化学方程式：8NH3＋ 6NO2===7N2＋12H2O。 (4)氨气与氯化氢气体混合的现象是产生白烟，该反应可用于验满或检漏[或答检验 NH3(或 HCl)是否泄漏、用于气体的验满等]。 (5)若将少量氨气与过量氯气混合，则生成一种酸性气体和另一种化合物 A，A 中所有原 子均满足 8 电子稳定结构，试写出 A 的电子式 ，A 在一定条件下能与水反应， 可用于饮用水的消毒，试写出此反应的化学方程式 NCl3＋3H2O===3HClO＋NH 3(或 NCl3＋ 4H2O===3HClO＋NH3·H2O)。 Ⅲ.向 SO2 的饱和溶液中加入 BaCl2 溶液无明显现象，得混合溶液 M。 (6)若将下列各组物质分别加入溶液 M 中，均可产生沉淀。其中原理相同、沉淀相同的 是 ab(填字母)。 a．氨水、NaOH 溶液 b．氯水、FeCl3 溶液 c．H2S 溶液、氯水 d．硫酸、溴水 (7)若向溶液 M 中加入 CaCO3 粉末，则产生亚硫酸钡沉淀，请用化学反应原理予以解释 (用离子方程式结合必要的文字)SO2 溶于水生成 H2SO3：SO2＋H2OH2SO3，H2SO3 在水溶液中 发生电离：H2SO3H＋＋HSO－3 、HSO－3 SO2－3 ＋H＋，加入的 CaCO3 与 H＋反应，使溶液中 c(H ＋)降低，上述平衡向右移动，c(SO2－3 )增大，SO 2－3 与 Ba2＋反应产生 BaSO3 沉淀。 解析：本题考查盖斯定律的应用、元素化合物知识的综合应用、平衡移动原理的应用等。 Ⅰ.(1)根据盖斯定律，由第一个反应＋第二个反应×2－第三个反应×2，可得 CO 2(g)＋ CH4(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝(a＋2b－2c) kJ·mol－1。Ⅱ.(2)NO2 产生的环境问题有光 化学烟雾污染、酸雨、臭氧空洞等。(3)NH3 与 NO2 发生氧化还原反应生成 N2 和 H2O。(4)NH3 与 HCl 反应生成 NH4Cl 固体，可观察到产生白烟。该反应可以用于检验 NH3、HCl 是否泄漏， 可以用于气体的验满等。(5)A 中所有原子均满足 8 电子稳定结构，则只能是 N 和 Cl 形成的 化合物，根据 N、Cl 的原子结构，可以推断出 A 为 NCl3，电子式为 。根据题中信息 可写出 NCl3 与 H2O 反应的化学方程式：NCl3＋3H2O===3HClO＋NH3。Ⅲ.(6)a 项，氨水、NaOH 溶液均可将 SO2 转化为 SO2－3 ，最终生成 BaSO3 沉淀，原理相同，a 项符合题意；b 项，加入 氯水、FeCl3 溶液，Cl2、Fe3＋均可将 SO2 氧化为 SO2－4 ，最终生成 BaSO4 沉淀，原理相同，b 项符合题意；c 项，加入 H2S 溶液，发生反应 2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O，生成的沉淀为 S，加 入氯水，Cl2 将 SO2 氧化为 SO2－4 ，最终生成 BaSO4 沉淀，原理不同，沉淀也不相同，故 c 项 不符合题意；加入硫酸，SO 2－4 与 Ba2＋反应生成 BaSO4 沉淀，加入溴水，Br2 将 SO2 氧化为 SO 2－4 ，最终生成 BaSO4 沉淀，原理不同，d 项不符合题意。 11．某实验小组为探究 CO 与 CuO 的反应，设计了如下实验方案。 Ⅰ.CO 的制备：甲同学设计了利用如下装置制备纯净的 CO，并将其收集到储气罐中备用。 6 (1)各装置接口的连接顺序为 abc(或 cb)fgde，D 装置的作用为除去 CO 中混有的 CO2 气 体。 (2)乙同学认为甲同学设计的装置过于复杂，他提出可以在 A 装置的试管中放入一定质 量比的 MgCO3 和锌粉的混合物，加热后即可得到纯净的 CO，则 MgCO3 与 Zn 粉的质量比最好 为 84∶65。 Ⅱ.CO 还原 CuO 反应产物的探究：丙同学设计的实验装置如下图所示。 (3)实验开始时应先打开开关 K，立即点燃 H 处(填“E 处”或“H 处”)的酒精灯，发现 G 处倒置于水中的漏斗轻轻向上弹起，过一小会儿又会落下，产生该实验现象的原因为漏斗 内刚开始收集到的是 CO 和空气的混合物，点燃后会产生轻微爆炸，使漏斗向上弹起，当收 集到的是纯净的 CO 时，漏斗又会落下。 (4)F 处的试剂 X 为澄清石灰水，反应开始一段时间后 F 处的实验现象为溶液变浑浊。 (5)CO 在空气中燃烧产生淡蓝色火焰，但本实验却看到从 H 处玻璃管尖嘴处点燃的 CO 的火焰颜色呈黄色，火焰呈黄色的原因是玻璃的成分中含有 Na2SiO3，钠元素发生焰色反应 使火焰呈黄色。 (6)反应结束后，E 处硬质玻璃管中的 CuO 粉末全部变红，丁同学认为该红色物质全部 为 Cu，乙同学认为其中还可能含有 Cu2O，因为 Cu2O 也是红色物质。请设计实验探究该红色 粉末中是否含有 Cu2O：取少量 E 处硬质玻璃管中反应后的固体少量于小试管中，加入过量 稀硫酸，如溶液变蓝，则证明红色粉末中含有 Cu2O(已知：Cu2O＋H2SO4===Cu＋CuSO4＋H2O)。 解析：(1)A 装置中的 MgCO3 受热分解生成 MgO 和 CO2，B 装置中的锌粉再将 CO2 还原成 CO， D 装置中的 NaOH 再除去 CO 中混有的 CO2 气体，C 装置中的浓硫酸再除去 CO 中混有的水蒸气 即可得到纯净的 CO，所以装置接口的连接顺序为 abc(或 cb)fgde。 (2)反应的化学方程式为 MgCO3＋Zn ===== △ ZnO＋MgO＋CO↑，MgCO3 过量则会产生 CO2 杂 质，Zn 过量则会造成浪费，所以 MgCO3 与 Zn 粉的物质的量之比最好为 1∶1，质量比为84∶65。 (3)实验开始前应先打开开关 K 通一小会的 CO，目的是赶出实验装置内的空气，为防止 CO 污染空气，应立即点燃 H 处酒精灯。由于开始时倒置漏斗内收集到的为 CO 和空气的混合 物，点燃后会产生轻微爆炸，G 处倒置于水中的漏斗会轻轻向上弹起，过一小会儿当收集到 的是纯净的 CO，漏斗又会落下。 (4)本实验为 CO 还原 CuO 反应产物的探究，应选择澄清石灰水证实 CO2 的存在，F 处的 7 试剂 X 应为澄清石灰水。 (5)玻璃的成分中含有 Na2SiO3，钠元素发生焰色反应使火焰呈黄色，掩盖了 CO 燃烧时 的淡蓝色火焰。 (6)由题给已知条件可知，Cu 与稀硫酸不反应，但 Cu2O 与稀硫酸反应可以生成 Cu2＋使 溶液变蓝，利用此原理可检验红色粉末中是否含有 Cu2O。 12．某校合作学习小组的同学设计实验验证 Na2SO4 与焦炭高温加热后的产物。回答下 列问题： (1)Na2SO4 与焦炭反应的实验装置如图 1 所示： ①先通入 N2，然后加热，直至反应结束，整个过程中 N2 的作用是排出装置中空气并将 生成的气体吹出。 ②装置 B 的作用是安全瓶。 (2)该同学认为气体产物中可能含有 CO2、CO 及 SO2，并进行验证，选用上述实验中的装 置 A、B 和如图 2 所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。 ①实验装置连接的合理顺序为 A、B、F、E、C、D、G、H、C。装置 H 中黑色粉末是 CuO。 ②能证明产物中有 CO 的现象是 H 中黑色粉末变为红色，其后连接的 C 中澄清石灰水变 浑浊。 ③若含有 SO2，E 装置的作用是 5SO2＋2KMnO4＋2H2O===K2SO4＋2MnSO4＋2H2SO4(用化学方 8 程式说明)。 (3)某同学利用如图 3 中的装置验证固态产物，能证明固态产物中含有 Na2S 的现象是试 管中有黑色沉淀。若实验中发现固态产物完全反应后，锥形瓶底部还产生少量黄色沉淀，说 明固体产物中除含 Na2S 还含有少量的 Na2SO3(或 Na2S2O3 等其他合理答案)(填一种可能的物 质)。 解析：(1)①碳能够与空气中的氧气反应生成碳的氧化物，为了防止氧气对实验的干扰， 先通入 N2，然后加热，直至反应结束，可以排出装置中空气并将生成的气体吹出；②Na2SO4 与焦炭高温加热后的产物中可能含有二氧化硫等易溶于水的气体，装置 B 可以防止因二氧化 硫等气体的吸收造成的倒吸。(2)①气体中可能含有 CO2、CO 及 SO2，由于二氧化硫和二氧化 碳都能使澄清的石灰水变浑浊，需要首先检验二氧化硫，然后除去二氧化硫后再检验二氧化 碳，最后除去二氧化碳后检验一氧化碳，实验装置连接的合理顺序为 A、B、F、E、C、D、 G、H、C；一氧化碳具有还原性，可以与金属氧化物发生氧化还原反应，装置 H 中黑色粉末 可以是氧化铜。②H 中黑色粉末变为红色，其后连接的 C 中澄清石灰水变浑浊，即可证明产 物中有 CO。③二氧化硫能够使酸性高锰酸钾溶液褪色，KMnO4 可用于除去 SO2，反应的化学 方程式为 5SO2＋2KMnO4＋2H2O===K2SO4＋2MnSO4＋2H2SO4。(3)Na2S 能够与硫酸反应生成硫化 氢气体，硫化氢与硫酸铜溶液反应生成黑色的硫化铜沉淀；实验中发现固态产物完全反应后， 锥形瓶底部还产生少量黄色沉淀，该黄色沉淀可能是亚硫酸钠与硫化钠反应生成的硫，说明 固体产物中除含有 Na2S 外，还可能含有少量的 Na2SO3。