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单元检测三　元素及其化合物的性质应用
一、选择题(本题包括15小题，每小题3分，共45分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)
1.(2025·重庆荣昌高三模拟)近年来我国航空航天事业取得了很多令世界瞩目的成就。下列说法错误的是(　　)
A.火箭采用的高强度新型钛合金构件属于金属材料
B.航天器使用的太阳能电池帆板的主要成分是硅
C.被誉为“百变金刚”的太空机械臂主要成分为铝合金
D.“天和”核心舱其腔体使用的氮化硼陶瓷属于传统无机非金属材料
答案　D
解析　钛合金属于金属材料，故A正确；硅单质是良好的半导体材料，常用于制作太阳能电池板，故B正确；太空机械臂主要成分为性能优良的铝合金，其强度大于纯铝，故C正确；氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料，故D错误。
2.下列工业生产或处理过程涉及的物质转化关系不正确的是(　　)
A.消除污染物：SO2(NH4)2SO3(NH4)2SO4
B.去除难溶物：CaCO3CaSO4CaCl2
C.合成聚合物：CH≡CHCH2==CHCl
D.制备配合物：CuSO4溶液[Cu(NH3)4]SO4[Cu(NH3)4]SO4·H2O
答案　B
解析　消除二氧化硫污染物的反应为二氧化硫与氨水反应生成亚硫酸铵，亚硫酸铵与空气中的氧气反应生成硫酸铵，则物质转化关系能实现，故A正确；难溶碳酸钙的溶解度小于微溶的硫酸钙，所以用硫酸钠溶液难以将碳酸钙转化为硫酸钙，硫酸钙与盐酸不反应，故B错误；一定条件下乙炔与氯化氢发生加成反应生成氯乙烯，一定条件下氯乙烯发生加聚反应生成聚氯乙烯，则物质转化关系能实现，故C正确；硫酸铜溶液能与过量氨水反应生成硫酸四氨合铜，向反应后的溶液中加入乙醇降低硫酸四氨合铜的溶解度，过滤、洗涤、干燥能达到制备一水硫酸四氨合铜的实验目的，故D正确。
3.(2024·石家庄二中实验学校调研)“类推”的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，才能决定其正确与否，下列几种类推结论中错误的是(　　)
①钠与水反应生成NaOH和H2，常温下，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
答案　C
解析　常温下金属活动性在金属镁以后的金属均和水不反应，故①错误；金属铝和氧气反应生成致密氧化膜，可以稳定存在于空气中，故②错误；AlCl3是共价化合物，在熔融状态下不导电，故不能用电解熔融的AlCl3来制取金属铝，MgCl2是离子化合物，在熔融状态下导电，能用电解熔融的MgCl2来制取金属镁，故④错误。
4.(2025·安徽芜湖高三模拟)世界卫生组织(WHO)和中国卫健委公认二氧化氯(ClO2)为新时代绿色消毒剂。常温下，ClO2是具有与Cl2相似颜色和气味的气体，易溶于水，在水中的溶解度是Cl2的5~8倍；ClO2几乎不与冷水反应，遇热水则会分解；沸点为11 ℃。工业上ClO2可采用甲醇(CH3OH)在酸性介质中与氯酸钠反应来制取。反应原理如下：CH3OH＋NaClO3＋H2SO4―→CO2↑＋ClO2↑＋NaHSO4＋H2O(未配平)，下列有关上述工业制取ClO2的说法正确的是(　　)
A.CH3OH发生还原反应
B.ClO2为氧化产物
C.氧化剂与还原剂的物质的量之比为6∶1
D.生成0.1 mol CO2时，转移0.4 mol电子
答案　C
解析　甲醇被氧化、氯酸根离子被还原，根据得失电子守恒配平该反应：CH3OH＋6NaClO3＋6H2SO4=== CO2↑＋6ClO2↑＋6NaHSO4＋5H2O。该反应中CH3OH→CO2，碳元素的化合价由-2价升高到＋4价，发生氧化反应，A错误；ClO2是还原产物，B错误；由分析可知氧化剂为氯酸钠，还原剂为甲醇，参加反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为6∶1，C正确；该反应中CH3OH→CO2，碳元素的化合价由-2价升高到＋4价，因此每生成0.1 mol CO2时，转移0.6 mol电子，D错误。
5.(2025·河南高三模拟)一种利用废铜渣(主要成分为CuO，及少量Fe2O3、SiO2等杂质)制备超细铜粉的流程如图：
下列说法中错误的是(　　)
A.“酸浸”所得滤渣a的主要成分为SiO2
B.“沉铁”生成滤渣b反应的离子方程式为Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3N
C.“沉铜”发生的反应为复分解反应
D.“转化”后所得滤液b中含有的主要阳离子：N、H＋、Cu2＋
答案　C
解析　“酸浸”时CuO、Fe2O3与H2SO4反应生成硫酸铜、硫酸铁，SiO2不与H2SO4反应，所以滤渣a的主要成分是SiO2，故A正确；NH3·H2O是弱碱，“沉铁”时，生成氢氧化铁沉淀，反应的离子方程式为Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3N，故B正确；滤液中加过量氨水沉铁除去Fe3＋，Cu2＋转化为[Cu(NH3)4]2＋，“沉铜”时向含有[Cu(NH3)4]2＋和过量氨水的混合溶液中通入SO2生成CuNH4SO3沉淀，铜元素化合价由＋2价降低为＋1价，发生氧化还原反应， 故C错误；“转化”时，CuNH4SO3在稀硫酸中发生歧化反应，得到Cu2＋和Cu，结合元素守恒可知，“转化”后所得滤液b中含有的主要阳离子为N、H＋、Cu2＋，故D正确。
6.(2024·山西大学附属中学模拟)下列实验中，对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是(　　)
选项 实验 现象 结论
A 将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加KSCN溶液 有气体生成，溶液呈红色 稀硝酸将Fe氧化为Fe3＋
B 将铜粉加入1.0 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液中 溶液变蓝、有黑色固体出现 金属铁比铜活泼
C 用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热 熔化后的液态铝滴落下来 金属铝的熔点较低
D 将0.1 mol·L-1 MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生，再滴加0.1 mol·L-1 CuSO4溶液 先有白色沉淀生成，后变为浅蓝色沉淀 Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小
答案　D
解析　因为加入过量的铁粉，反应生成Fe(NO3)2，加入KSCN溶液，溶液不变红，A错误；Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，溶液变蓝，但没有黑色固体出现，B错误；铝表面产生氧化铝，因为氧化铝的熔点比铝的高，因此铝箔熔化而不滴落，C错误；MgSO4溶液加入NaOH溶液中，生成Mg(OH)2白色沉淀，再加入CuSO4溶液，出现蓝色沉淀，即Mg(OH)2(s)＋Cu2＋Cu(OH)2(s)＋Mg2＋，化学反应向生成更难溶物质的方向进行，即Cu(OH)2的溶度积小于Mg(OH)2，D正确。
7.(2024·江苏决胜新高考部分学校大联考)实验室制备少量SO2并探究其性质，下列实验原理与装置能达到实验目的的是(　　)
A.制取SO2 B.收集SO2 C.验证SO2还原性 D.吸收SO2尾气
答案　C
解析　Cu与稀硫酸不反应，应使用Cu与浓硫酸加热反应制取SO2，A不正确；SO2的密度比空气大，收集SO2时，气体应长进短出，B不正确；SO2能被酸性KMnO4溶液氧化，从而使酸性KMnO4溶液褪色，由此可验证SO2的还原性，C正确；水吸收SO2的效果比较差，实验室通常使用NaOH溶液吸收SO2尾气，D不正确。
8.A、B、C、D四种物质之间的转化关系如图所示(部分产物略去)，下列说法正确的是(　　)
A.若A为AlCl3溶液，B可能为氨水，反应①的离子方程式为Al3＋＋4NH3·H2O===[Al(OH)4]-＋4N
B.若A为Fe，B可能为稀HNO3，反应②的离子方程式为3Fe＋8H＋＋2N===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O
C.若A为NaOH溶液，B可能为CO2，可用Ca(OH)2溶液鉴定C、D溶液中的阴离子
D.若A为Cl2，B可能为NH3，实验室可用加热固体C的方法制取NH3
答案　B
解析　Al(OH)3沉淀不能溶于过量氨水中，A项错误；若A为Fe，B为稀HNO3，则C为Fe(NO3)3，D为Fe(NO3)2，Fe与少量稀HNO3反应的离子方程式为3Fe＋8H＋＋2N===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O，B项正确；若A为NaOH溶液，B为CO2，则C为NaHCO3溶液，D为Na2CO3溶液，NaHCO3、Na2CO3溶液都能与Ca(OH)2溶液反应生成白色沉淀，故不能用Ca(OH)2溶液鉴别碳酸根离子和碳酸氢根离子，C项错误；若A为Cl2，B为NH3，则C为NH4Cl，氯化铵受热分解产生氨气和氯化氢，逸出的氨气与氯化氢反应重新生成氯化铵，实验室加热固体NH4Cl不能得到NH3，D项错误。
9.(2024·北京交通大学附属中学模拟)由下列实验操作及现象不能推出相应结论的是(　　)
选项 实验操作及现象 结论
A 向待测液中滴入新制氯水，再滴入KSCN溶液，溶液变为红色 待测液中一定含有Fe2＋
B 将水滴入盛有Na2O2固体的试管中，有气泡产生，把带火星的木条放在试管口，木条复燃 Na2O2遇水产生O2
C 将金属钠在燃烧匙中点燃，迅速伸入集满CO2的集气瓶，集气瓶中产生大量白烟，瓶内有黑色颗粒产生 还原性：Na>C
D 向酸性KMnO4溶液中加入Fe3O4粉末，紫色褪去 证明Fe3O4中含Fe(Ⅱ)
答案　A
解析　向待测液中滴入新制氯水，再滴入KSCN溶液，溶液变为红色，待测液中可能含有Fe2＋，也可能含有Fe3＋，或者两种离子都有，A符合题意；将水滴入盛有Na2O2固体的试管中，有气泡产生，把带火星的木条放在试管口，木条复燃，说明有氧气生成，即Na2O2遇水生成O2，反应为2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，B不符合题意；将金属钠在燃烧匙中点燃，迅速伸入集满CO2的集气瓶，集气瓶中产生大量白烟，瓶内有黑色颗粒产生，说明生成了Na2CO3固体小颗粒形成白烟和黑色颗粒C，反应为4Na＋3CO2=== 2Na2CO3＋C，故还原性：Na>C，C不符合题意；由于Fe3＋不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，Fe2＋可以使酸性高锰酸钾溶液褪色，故向酸性KMnO4溶液中加入Fe3O4粉末，紫色褪去，证明Fe3O4中含Fe(Ⅱ)，D不符合题意。
10.氯化亚铜(CuCl)是白色粉末，微溶于水，能与稀硫酸反应，广泛应用于化工和印染等行业。某研究性学习小组模拟热分解CuCl2·2H2O制备CuCl，并进行相关探究(已知酸性条件下Cu＋不稳定)。
下列说法正确的是(　　)
A.X气体可以是N2，目的是作保护气，抑制CuCl2·2H2O加热过程可能的水解
B.CuCl与稀硫酸反应的离子方程式为2Cu＋＋4H＋＋S===2Cu2＋＋SO2↑＋2H2O
C.途径1中产生的Cl2可以回收循环利用，也可以通入饱和CaCl2溶液中除去
D.途径2中200 ℃下反应的化学方程式为Cu2(OH)2Cl22CuO ＋ 2HCl↑
答案　D
解析　氯化铜溶液能够水解，生成的氯化氢容易挥发，因此X气体应该是氯化氢，故A错误；CuCl与稀硫酸发生歧化反应，生成铜单质和铜离子，且CuCl微溶于水不能写成离子，故B错误；Cl2与CaCl2不能反应，故C错误。
11.(2025·安徽芜湖高三模拟)某兴趣小组用K2Cr2O7和浓盐酸制取氯气并探究氯、溴、碘的相关性质，设计装置图如下所示(夹持装置已略去)。下列说法错误的是(　　)
A.装置A中发生反应的离子方程式：Cr2＋6Cl-＋14H＋===2Cr3＋＋3Cl2↑＋7H2O
B.若装置C发生堵塞，B中长颈漏斗内液面会上升
C.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处分别放置干燥的有色布条、无水氯化钙、湿润的有色布条，为验证氯气是否具有漂白性，B、C间可以加一个盛有浓硫酸的洗气瓶
D.通入足量的氯气，打开E的活塞，将溶液滴入D中，锥形瓶下层液体呈紫色即证明氧化性：Br2>I2
答案　D
解析　常温下K2Cr2O7和浓盐酸在A中反应生成氯气，浓盐酸具有挥发性，导致生成的氯气中含有HCl，用饱和食盐水除去氯气中HCl，氯气没有漂白性但次氯酸有漂白性，氯气和溴化钠反应生成溴，溴能和KI反应生成碘单质，氯气有毒不能排放到空气中，应该用NaOH溶液处理尾气，据此解答。装置A发生反应生成氯气，根据得失电子守恒、电荷守恒和元素守恒，得到反应的离子方程式为Cr2＋6Cl-＋14H＋=== 2Cr3＋＋3Cl2↑＋7H2O，A正确；若装置C发生堵塞，则装置B中压强增大，因此长颈漏斗内液面会上升，B正确；要验证氯气没有漂白性，应该用干燥剂干燥氯气然后用干燥的红色布条检验，则为了验证氯气是否具有漂白性，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处应分别放置干燥的有色布条、无水氯化钙、湿润的有色布条，B、C间可以加一个盛有浓硫酸的洗气瓶，C正确；将足量氯气通入溴化钠溶液中，导致溶液中含有氯气，氯气也能氧化碘离子生成碘，所以若观察到锥形瓶下层液体呈紫红色，不能证明氧化性：Br2>I2，D错误。
12.实验室制备FeCO3的流程如图所示，下列叙述不正确的是(　　)
A.可用KSCN溶液检验FeSO4溶液是否变质
B.沉淀时可用冷水浴降温以防止NH4HCO3分解
C.沉淀时的离子方程式：Fe2＋＋===FeCO3↓＋H＋
D.为了使FeCO3快速干燥，洗涤操作时可用无水乙醇
答案　C
解析　亚铁离子变质会生成铁离子，可利用KSCN溶液检验硫酸亚铁溶液是否变质，若溶液变红，则证明硫酸亚铁溶液已变质，故A正确；NH4HCO3受热易分解，所以加NH4HCO3溶液生成FeCO3沉淀时，可用冷水浴降温以防止NH4HCO3分解，故B正确；硫酸亚铁与NH4HCO3发生反应的离子方程式为Fe2＋＋2HC===FeCO3↓＋H2O＋CO2↑，故C错误。
13.(2025·西安高三模拟)钛铁矿(FeTiO3)制取金属钛的流程如图所示。已知：TiCl4为无色液体，极易水解；r(Mg)＝160 pm，r(Ti)＝146 pm。下列说法正确的是(　　)
A.熔点：Mg>Ti
B.镁与TiCl4置换时可以用氮气作保护气
C.氯化过程中反应的化学方程式为2FeTiO3＋6C＋7Cl22FeCl3＋6CO＋2TiCl4
D.TiCl4水解可生成TiO2·nH2O，离子方程式为TiCl4＋(n＋2)H2O===TiO2·nH2O↓＋4Cl-
答案　C
解析　由于r(Mg)>r(Ti)，则金属镁的金属键比钛的金属键弱，因此熔点：Mg14.(2024·广东实验中学模拟)以硫化铜精矿(含Zn、Fe元素的杂质)为主要原料制备 Cu 粉的工艺流程如图：
已知：①高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉末。
②可能用到的数据见下表：
Fe(OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2
开始沉淀pH 1.9 4.2 6.2
沉淀完全pH 3.2 6.7 8.2
下列说法正确的是(　　)
A.“浸取”时增大O2压强可促进金属离子浸出
B.“中和调pH”的范围为1.9~4.2
C.固体X主要成分是 Fe(OH)2和S
D.金属M是Cu
答案　A
解析　CuS精矿(含有Zn、Fe元素的杂质)在高压O2作用下，用硫酸浸取，CuS反应生成CuSO4、S、H2O，Fe2＋被氧化为Fe3＋，然后加入NH3调节溶液pH，使Fe3＋形成Fe(OH)3沉淀，而Cu2＋、Zn2＋仍以离子形式存在于溶液中，过滤得到的滤渣中含有S、Fe(OH)3；然后向滤液中通入高压H2，Cu2＋被还原为Cu单质，通过过滤分离出来，而Zn2＋仍然以离子形式存在于溶液中，再经一系列处理可得到Zn单质。经过上述分析可知，“浸取”时增大O2压强，可加快反应速率，促进金属离子浸出，故A正确；根据流程图可知：用NH3调节溶液pH时，要使Fe3＋转化为沉淀，而Cu2＋、Zn2＋仍以离子形式存在于溶液中，结合离子沉淀的pH范围，可知中和时应该调节溶液pH范围为3.2~4.2，故B错误；固体X主要成分是S、Fe(OH)3，故C错误；金属M是Zn，故D错误。
15.(2025·山东高三模拟)已知FeSO4在高温下分解可制备Fe2O3。用如图所示装置，检验FeSO4在高温下分解的气态产物，并测定该FeSO4样品(杂质不参与反应)的纯度。当装置C中不再产生沉淀时，停止加热，将装置C中溶液经过滤、洗涤、干燥，准确称量所得沉淀的质量。下列说法错误的是(　　)
A.按气流方向连接各仪器，顺序为a→bc→de→fg
B.装置B中导气管改造后可防止溶液倒吸
C.装置C中的白色沉淀只有硫酸钡
D.该方法能准确测量该FeSO4样品的纯度
答案　A
解析　FeSO4在高温下分解，发生反应：2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑，可制备Fe2O3，将装置A中生成的气态产物通入盛有BaCl2溶液的装置C中并进行冰水浴，SO3能与BaCl2溶液反应：SO3＋BaCl2＋H2O ===BaSO4↓＋2HCl，由于亚硫酸的酸性弱于盐酸，故SO2与BaCl2溶液不发生反应，将SO2继续通入盛有NaOH溶液的装置B中，SO2与NaOH溶液反应生成亚硫酸钠和水，最后连接装置D进行尾气处理，据此回答。由分析知，按气流方向连接各仪器，顺序为a→de→bc→fg，A错误；由于SO2与NaOH溶液反应时会发生倒吸，故装置B中导气管改造后可防止溶液倒吸，B正确；由分析知，亚硫酸的酸性弱于盐酸，故SO2与BaCl2溶液不发生反应，装置C中的白色沉淀只有硫酸钡，C正确；装置C中不再产生沉淀时，停止加热，将装置C中溶液经过滤、洗涤、干燥，准确称量所得BaSO4沉淀的质量，由BaSO4的质量即可算出SO3的质量，由SO3的质量即可算出FeSO4样品的质量，即可算出FeSO4样品的质量分数，D正确。
二、非选择题(本题包括4小题，共55分)
16.(11分)白色固体碘化亚铜(CuI)可用作树脂改性剂，不溶于水，能被O2氧化，见光易分解。实验室制备CuI的方法是向CuSO4和KI混合溶液中通入足量SO2，实验装置如图所示(部分装置已省略)。请回答下列问题：
(1)装置B中发生反应的离子方程式是　　　　　　　。
(2)盛放CuSO4溶液的仪器是　　　　，C装置的作用是　　　　。
(3)实验结束后，装置B中物质经　　　　　、洗涤、干燥，得到CuI固体，洗涤时用溶有少量SO2的水溶液洗涤CuI的目的是　　　　　　　　，再用无水乙醇洗涤。
(4)碘化亚铜能用于检测空气中的汞蒸气，其反应为4CuI＋Hg===Cu2HgI4(玫瑰红)＋2Cu。产物Cu2HgI4中，Cu元素显　　　　价。当有2 mol CuI参与反应时，转移电子　　　　mol。
答案　(1)2Cu2＋＋SO2＋2I-＋2H2O===2CuI↓＋S＋4H＋　(2)恒压滴液漏斗　吸收剩余的SO2，防止其污染空气，并防止倒吸　(3)过滤　防止CuI被空气中的氧气氧化　(4)＋1　1
解析　A装置用70%硫酸与亚硫酸钠制备SO2，将SO2通入B装置KI溶液中，滴加硫酸铜溶液反应生成CuI，多余的SO2用C装置的NaOH溶液吸收。(1)装置B中SO2与CuSO4和KI混合溶液发生反应生成CuI，SO2被氧化为硫酸根离子，离子方程式是2Cu2＋＋SO2＋2I-＋2H2O===2CuI↓＋S＋4H＋。(3)CuI难溶于水，将生成的混合物过滤、洗涤、干燥，得到CuI固体，用溶有少量SO2的水溶液洗涤CuI的目的是防止CuI被空气中的氧气氧化，再用无水乙醇洗涤，减少其溶解损失，便于干燥。(4)Cu2HgI4中Cu元素显＋1价，Hg显＋2价，4CuI＋Hg===Cu2HgI4(玫瑰红)＋2Cu中，CuI中两个＋1价铜降低为0价，Hg从0价变为＋2价，反应转移2个电子，当有2 mol CuI参与反应时，转移电子1 mol。
17.(14分)某学习小组在实验室进行了模拟侯氏制碱法制备纯碱及产品含量的测定实验，部分实验装置如图所示。
已知：各物质的溶解度如下表。
温度 溶解度/g 盐 0 ℃ 10 ℃ 20 ℃ 30 ℃ 40 ℃ 50 ℃ 60 ℃ 70 ℃ 80 ℃ 90 ℃ 100 ℃
NaCl 35.7 35.8 36.0 36.3 37.0 37.0 37.3 37.8 38.4 39.0 39.8
NH4HCO3 11.9 15.8 21.0 27.0 — — — — — — —
NaHCO3 6.9 8.15 9.6 11.1 12.7 14.45 16.4 — — — —
NH4Cl 29.4 33.3 37.2 41.1 45.8 50.4 55.2 60.2 65.6 71.3 77.3
Ⅰ.制备NaHCO3
(1)侯氏制碱法中制得NaHCO3和Na2CO3的化学方程式分别为　　　　　　、　　　　　　。
(2)实验开始前，需要配制饱和食盐水备用。配制过程中不需要用到的实验仪器有　　　　(填字母)。
A.烧杯　　　　　　B.量筒　　　　　　C.容量瓶　　　　　　D.蒸发皿
(3)实验开始时，先打开弹簧夹　　　　(填“a”或“b”)，然后打开分液漏斗的活塞将产生的气体通入D的烧瓶中。D中导管下端接一粗的硬质玻璃管，目的是　　　　。
(4)实验时，为了析出NaHCO3，需控制D的水浴温度在30~35 ℃，原因是　　　　　　　。
Ⅱ.制备Na2CO3
(5)实验结束后，取出圆底烧瓶，抽滤，将所得固体转入　　　　(填仪器名称，下同)中，小火烘干。再将固体移入　　　　中，用玻璃棒轻轻搅拌，加热一段时间后，冷却至室温，称重。
Ⅲ.测定产品中Na2CO3的含量
(6)称量1.000 g样品，加水溶解，滴加2滴指示剂，用0.200 0 mol·L-1的盐酸进行滴定，达到滴定终点时溶质为等物质的量的NaCl和NaHCO3，消耗V mL的盐酸。进行三次平行实验，测定数据如下表所示。
实验序号 消耗盐酸的体积V/mL
① 19.90
② 19.80
③ 20.00
通过计算，样品中Na2CO3的质量分数为　　　　　(保留四位有效数字)。
答案　(1)NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl　2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑　(2)CD　(3)b　防倒吸　(4)温度过低，NH4HCO3溶解度降低也一起析出，不利于NaHCO3的生成；温度过高，NH3挥发损失(其他合理答案也可)　(5)蒸发皿　坩埚　(6)42.19%
解析　如图所示，A中稀盐酸和碳酸钙反应制备二氧化碳，B中用饱和碳酸氢钠溶液除去二氧化碳中混有的HCl，C中浓氨水和氢氧化钠反应制备氨气，氨气和二氧化碳通入装置D的烧瓶中进行反应得到碳酸氢钠，由于碳酸氢钠溶解度较小，因此以晶体析出，过滤后将碳酸氢钠加热分解即可得到纯碱。
(6)滴定时，发生反应：Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3，三次实验消耗盐酸的体积的平均值为19.90 mL，由化学方程式得：n(Na2CO3)＝n(HCl)，m(Na2CO3)＝0.200 0×19.90×10-3×106 g≈0.421 9 g，样品中Na2CO3的质量分数为×100%＝42.19%。
18.(15分)Mn2O3是一种重要的化工产品。以菱锰矿(主要成分为MnCO3，还含有少量Fe2O3、FeO、CoO、Al2O3)为原料制备Mn2O3的工艺流程如图。
已知：①氢氧化氧锰(MnOOH)难溶于水和碱性溶液。
②滤渣2为CoS。
(1)MnOOH中Mn的化合价为　　　价。加快酸浸速率的措施：　　　　(至少两种)。
(2)“酸浸池”中Fe2O3发生反应的化学方程式为　　　　　　　。
(3)向“沉淀池Ⅰ”中加入MnO2的作用是　　　；“滤渣1”的主要成分是　　　(填化学式)。
(4)MnSO4转化为MnOOH的离子方程式为　　　　。
(5)MnSO4转化为MnOOH中“Ⅲ.实验操作”包含过滤、洗涤、干燥。检验MnOOH是否洗涤干净，具体操作为　　　　　　　。
(6)菱锰矿中Mn的质量分数为40%，假设沉淀池Ⅰ中加入MnO2的质量为菱锰矿质量的1.74%，且生产过程中Mn元素均完全转化，则100 kg该菱锰矿可以制备Mn2O3的质量为　　　 kg。(结果保留3位有效数字)
答案　(1)＋3　适当提高硫酸浓度、将菱锰矿粉碎(或适当升高温度或搅拌等)
(2)Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O
(3)将Fe2＋氧化为Fe3＋，便于后续除杂　Fe(OH)3、Al(OH)3
(4)2Mn2＋＋H2O2＋4NH3·H2O===2MnOOH↓＋4N＋2H2O
(5)取少量最后一次洗涤液于洁净试管中，向其中滴加 BaCl2溶液，若不出现白色沉淀，说明 MnOOH 已洗涤干净，反之则未洗涤干净
(6)59.0
解析　菱锰矿(主要成分为MnCO3，还含有少量Fe2O3、FeO、CoO、Al2O3)用稀硫酸浸取过滤后得到含硫酸锰、硫酸亚铁、硫酸铁、硫酸铝、硫酸钴等的溶液，向其中加入二氧化锰将亚铁离子氧化为铁离子，再加入氨水将铁离子和铝离子转化为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，过滤除去，“滤渣1”的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3，滤液中加入含S2-沉淀剂除去钴离子，过滤所得滤渣2为CoS，滤液为含硫酸锰的溶液，向滤液中依次加入3%H2O2溶液、0.2 mol·L-1氨水即可得到MnOOH，通过过滤、洗涤、干燥得到高纯度的MnOOH，再将MnOOH在250 ℃时充分加热72 h即可得Mn2O3，据此分析解题。(1)根据化合物MnOOH中化合价代数和为零，设Mn的化合价为x，x＋(-2)＋(-1)＝0，解得x＝＋3。(4)MnSO4溶液加入3%双氧水、0.2 mol·L-1氨水将其转化为MnOOH，Mn元素的化合价由＋2价升高为＋3价，O元素的化合价由-1价降低为-2价，根据得失电子守恒、电荷守恒、元素守恒可得，反应的离子方程式为2Mn2＋＋H2O2＋4NH3·H2O===2MnOOH↓＋4N＋2H2O。(5)检验MnOOH是否洗涤干净就是检验是否含有硫酸根离子，具体操作为取少量最后一次洗涤液于洁净试管中，向其中滴加 BaCl2溶液，若不出现白色沉淀，说明 MnOOH 已洗涤干净，反之则未洗涤干净。(6)菱锰矿中Mn的质量分数为40%，则100 kg该菱锰矿中n(Mn)＝ ≈727 mol，假设沉淀池Ⅰ中加入MnO2的质量为菱锰矿质量的1.74%，n(MnO2)＝＝20 mol，且生产过程中Mn元素均完全转化，可以制备Mn2O3的质量为 mol×158 g·mol-1≈59.0 kg。
19.(15分)(2024·河南名校联考)三氯氧钒(VOCl3，M＝173.5 g·mol-1)是一种重要的无机试剂，主要用作溶剂、烯烃聚合的催化剂，还可用于钒有机化合物的合成。已知三氯氧钒为黄色液体，密度为1.84 g·cm-3，熔点为-77 ℃，沸点为126 ℃，遇水会迅速水解生成HCl和一种氧化物。某小组同学利用如图装置以氯气、V2O5和碳粉为原料制备三氯氧钒。
回答下列问题：
(1)仪器X的名称为　　　　　。
(2)从A~E中选择必要的仪器制备VOCl3，正确的连接顺序是　　　　　　　(按气流方向，用小写字母表示，装置可重复使用)。
(3)装置A中发生反应的离子方程式为　　　　。
(4)管式炉中发生反应生成CO的化学方程式为　　　　。
(5)装置D的作用为　　　　。
(6)装置E的作用为　　　　。
(7)实验过程中正确的加热顺序为　　　　(填序号)。
①先点燃A处酒精灯，再加热管式炉
②先加热管式炉，再点燃A处酒精灯
(8)若管式炉中加入9.1 g V2O5和2.5 g的碳粉，通入足量氯气充分反应后，在装置B的烧瓶中最终收集到6.0 mL黄色的三氯氧钒液体，则该实验中三氯氧钒的产率为　　　　(保留3位有效数字)。
答案　(1)球形冷凝管　(2)agfdebcdeh　(3)MnO2＋4H＋＋2Cl-Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O　(4)V2O5＋3C＋3Cl22VOCl3＋3CO　(5)除去氯气中混有的HCl杂质　(6)吸收未反应完的氯气　(7)①　(8)63.6%
解析　由题干实验装置图可知，装置A为实验室制备Cl2的装置，反应原理为MnO2＋4HCl(浓) MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，装置B为制备三氯氧钒的发生装置，反应原理为3Cl2＋3C＋V2O52VOCl3＋3CO，装置C用于干燥Cl2，装置D用于除去Cl2中的HCl，装置E为尾气处理装置，据此分析解题。(2)制备VOCl3，首先要制备氯气，然后除杂和干燥，将氯气通入管式炉中制备VOCl3，然后再一次使用浓硫酸防止NaOH溶液中的水蒸气进入收集装置，因此正确的连接顺序是agfdebcdeh。(8)m(VOCl3)＝6.0 mL×1.84 g·mL-1＝11.04 g，理论上9.1 g V2O5和2.5 g的碳粉与足量氯气充分反应能够得到0.1 mol VOCl3，VOCl3的摩尔质量为173.5 g·mol-1，则理论上能够生成17.35 g VOCl3，因此三氯氧钒的产率为×100%≈63.6%。单元检测三　元素及其化合物的性质应用
一、选择题(本题包括15小题，每小题3分，共45分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)
1.(2025·重庆荣昌高三模拟)近年来我国航空航天事业取得了很多令世界瞩目的成就。下列说法错误的是(　　)
A.火箭采用的高强度新型钛合金构件属于金属材料
B.航天器使用的太阳能电池帆板的主要成分是硅
C.被誉为“百变金刚”的太空机械臂主要成分为铝合金
D.“天和”核心舱其腔体使用的氮化硼陶瓷属于传统无机非金属材料
2.下列工业生产或处理过程涉及的物质转化关系不正确的是(　　)
A.消除污染物：SO2(NH4)2SO3(NH4)2SO4
B.去除难溶物：CaCO3CaSO4CaCl2
C.合成聚合物：CH≡CHCH2==CHCl
D.制备配合物：CuSO4溶液[Cu(NH3)4]SO4[Cu(NH3)4]SO4·H2O
3.(2024·石家庄二中实验学校调研)“类推”的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，才能决定其正确与否，下列几种类推结论中错误的是(　　)
①钠与水反应生成NaOH和H2，常温下，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
4.(2025·安徽芜湖高三模拟)世界卫生组织(WHO)和中国卫健委公认二氧化氯(ClO2)为新时代绿色消毒剂。常温下，ClO2是具有与Cl2相似颜色和气味的气体，易溶于水，在水中的溶解度是Cl2的5~8倍；ClO2几乎不与冷水反应，遇热水则会分解；沸点为11 ℃。工业上ClO2可采用甲醇(CH3OH)在酸性介质中与氯酸钠反应来制取。反应原理如下：CH3OH＋NaClO3＋H2SO4―→CO2↑＋ClO2↑＋NaHSO4＋H2O(未配平)，下列有关上述工业制取ClO2的说法正确的是(　　)
A.CH3OH发生还原反应
B.ClO2为氧化产物
C.氧化剂与还原剂的物质的量之比为6∶1
D.生成0.1 mol CO2时，转移0.4 mol电子
5.(2025·河南高三模拟)一种利用废铜渣(主要成分为CuO，及少量Fe2O3、SiO2等杂质)制备超细铜粉的流程如图：
下列说法中错误的是(　　)
A.“酸浸”所得滤渣a的主要成分为SiO2
B.“沉铁”生成滤渣b反应的离子方程式为Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3N
C.“沉铜”发生的反应为复分解反应
D.“转化”后所得滤液b中含有的主要阳离子：N、H＋、Cu2＋
6.(2024·山西大学附属中学模拟)下列实验中，对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是(　　)
选项 实验 现象 结论
A 将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加KSCN溶液 有气体生成，溶液呈红色 稀硝酸将Fe氧化为Fe3＋
B 将铜粉加入1.0 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液中 溶液变蓝、有黑色固体出现 金属铁比铜活泼
C 用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热 熔化后的液态铝滴落下来 金属铝的熔点较低
D 将0.1 mol·L-1 MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生，再滴加0.1 mol·L-1 CuSO4溶液 先有白色沉淀生成，后变为浅蓝色沉淀 Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小
7.(2024·江苏决胜新高考部分学校大联考)实验室制备少量SO2并探究其性质，下列实验原理与装置能达到实验目的的是(　　)
A.制取SO2 B.收集SO2 C.验证SO2还原性 D.吸收SO2尾气
8.A、B、C、D四种物质之间的转化关系如图所示(部分产物略去)，下列说法正确的是(　　)
A.若A为AlCl3溶液，B可能为氨水，反应①的离子方程式为Al3＋＋4NH3·H2O===[Al(OH)4]-＋4N
B.若A为Fe，B可能为稀HNO3，反应②的离子方程式为3Fe＋8H＋＋2N===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O
C.若A为NaOH溶液，B可能为CO2，可用Ca(OH)2溶液鉴定C、D溶液中的阴离子
D.若A为Cl2，B可能为NH3，实验室可用加热固体C的方法制取NH3
9.(2024·北京交通大学附属中学模拟)由下列实验操作及现象不能推出相应结论的是(　　)
选项 实验操作及现象 结论
A 向待测液中滴入新制氯水，再滴入KSCN溶液，溶液变为红色 待测液中一定含有Fe2＋
B 将水滴入盛有Na2O2固体的试管中，有气泡产生，把带火星的木条放在试管口，木条复燃 Na2O2遇水产生O2
C 将金属钠在燃烧匙中点燃，迅速伸入集满CO2的集气瓶，集气瓶中产生大量白烟，瓶内有黑色颗粒产生 还原性：Na>C
D 向酸性KMnO4溶液中加入Fe3O4粉末，紫色褪去 证明Fe3O4中含Fe(Ⅱ)
10.氯化亚铜(CuCl)是白色粉末，微溶于水，能与稀硫酸反应，广泛应用于化工和印染等行业。某研究性学习小组模拟热分解CuCl2·2H2O制备CuCl，并进行相关探究(已知酸性条件下Cu＋不稳定)。
下列说法正确的是(　　)
A.X气体可以是N2，目的是作保护气，抑制CuCl2·2H2O加热过程可能的水解
B.CuCl与稀硫酸反应的离子方程式为2Cu＋＋4H＋＋S===2Cu2＋＋SO2↑＋2H2O
C.途径1中产生的Cl2可以回收循环利用，也可以通入饱和CaCl2溶液中除去
D.途径2中200 ℃下反应的化学方程式为Cu2(OH)2Cl22CuO ＋ 2HCl↑
11.(2025·安徽芜湖高三模拟)某兴趣小组用K2Cr2O7和浓盐酸制取氯气并探究氯、溴、碘的相关性质，设计装置图如下所示(夹持装置已略去)。下列说法错误的是(　　)
A.装置A中发生反应的离子方程式：Cr2＋6Cl-＋14H＋===2Cr3＋＋3Cl2↑＋7H2O
B.若装置C发生堵塞，B中长颈漏斗内液面会上升
C.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处分别放置干燥的有色布条、无水氯化钙、湿润的有色布条，为验证氯气是否具有漂白性，B、C间可以加一个盛有浓硫酸的洗气瓶
D.通入足量的氯气，打开E的活塞，将溶液滴入D中，锥形瓶下层液体呈紫色即证明氧化性：Br2>I2
12.实验室制备FeCO3的流程如图所示，下列叙述不正确的是(　　)
A.可用KSCN溶液检验FeSO4溶液是否变质
B.沉淀时可用冷水浴降温以防止NH4HCO3分解
C.沉淀时的离子方程式：Fe2＋＋===FeCO3↓＋H＋
D.为了使FeCO3快速干燥，洗涤操作时可用无水乙醇
13.(2025·西安高三模拟)钛铁矿(FeTiO3)制取金属钛的流程如图所示。已知：TiCl4为无色液体，极易水解；r(Mg)＝160 pm，r(Ti)＝146 pm。下列说法正确的是(　　)
A.熔点：Mg>Ti
B.镁与TiCl4置换时可以用氮气作保护气
C.氯化过程中反应的化学方程式为2FeTiO3＋6C＋7Cl22FeCl3＋6CO＋2TiCl4
D.TiCl4水解可生成TiO2·nH2O，离子方程式为TiCl4＋(n＋2)H2O===TiO2·nH2O↓＋4Cl-
14.(2024·广东实验中学模拟)以硫化铜精矿(含Zn、Fe元素的杂质)为主要原料制备 Cu 粉的工艺流程如图：
已知：①高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉末。
②可能用到的数据见下表：
Fe(OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2
开始沉淀pH 1.9 4.2 6.2
沉淀完全pH 3.2 6.7 8.2
下列说法正确的是(　　)
A.“浸取”时增大O2压强可促进金属离子浸出
B.“中和调pH”的范围为1.9~4.2
C.固体X主要成分是 Fe(OH)2和S
D.金属M是Cu
15.(2025·山东高三模拟)已知FeSO4在高温下分解可制备Fe2O3。用如图所示装置，检验FeSO4在高温下分解的气态产物，并测定该FeSO4样品(杂质不参与反应)的纯度。当装置C中不再产生沉淀时，停止加热，将装置C中溶液经过滤、洗涤、干燥，准确称量所得沉淀的质量。下列说法错误的是(　　)
A.按气流方向连接各仪器，顺序为a→bc→de→fg
B.装置B中导气管改造后可防止溶液倒吸
C.装置C中的白色沉淀只有硫酸钡
D.该方法能准确测量该FeSO4样品的纯度
二、非选择题(本题包括4小题，共55分)
16.(11分)白色固体碘化亚铜(CuI)可用作树脂改性剂，不溶于水，能被O2氧化，见光易分解。实验室制备CuI的方法是向CuSO4和KI混合溶液中通入足量SO2，实验装置如图所示(部分装置已省略)。请回答下列问题：
(1)装置B中发生反应的离子方程式是　　　　　　　。
(2)盛放CuSO4溶液的仪器是　　　　，C装置的作用是　　　　。
(3)实验结束后，装置B中物质经　　　　　、洗涤、干燥，得到CuI固体，洗涤时用溶有少量SO2的水溶液洗涤CuI的目的是　　　　　　　　，再用无水乙醇洗涤。
(4)碘化亚铜能用于检测空气中的汞蒸气，其反应为4CuI＋Hg===Cu2HgI4(玫瑰红)＋2Cu。产物Cu2HgI4中，Cu元素显　　　　价。当有2 mol CuI参与反应时，转移电子　　　　mol。
17.(14分)某学习小组在实验室进行了模拟侯氏制碱法制备纯碱及产品含量的测定实验，部分实验装置如图所示。
已知：各物质的溶解度如下表。
温度 溶解度/g 盐 0 ℃ 10 ℃ 20 ℃ 30 ℃ 40 ℃ 50 ℃ 60 ℃ 70 ℃ 80 ℃ 90 ℃ 100 ℃
NaCl 35.7 35.8 36.0 36.3 37.0 37.0 37.3 37.8 38.4 39.0 39.8
NH4HCO3 11.9 15.8 21.0 27.0 — — — — — — —
NaHCO3 6.9 8.15 9.6 11.1 12.7 14.45 16.4 — — — —
NH4Cl 29.4 33.3 37.2 41.1 45.8 50.4 55.2 60.2 65.6 71.3 77.3
Ⅰ.制备NaHCO3
(1)侯氏制碱法中制得NaHCO3和Na2CO3的化学方程式分别为　　　　　　、　　　　　　。
(2)实验开始前，需要配制饱和食盐水备用。配制过程中不需要用到的实验仪器有　　　　(填字母)。
A.烧杯　　　　　　B.量筒　　　　　　C.容量瓶　　　　　　D.蒸发皿
(3)实验开始时，先打开弹簧夹　　　　(填“a”或“b”)，然后打开分液漏斗的活塞将产生的气体通入D的烧瓶中。D中导管下端接一粗的硬质玻璃管，目的是　　　　。
(4)实验时，为了析出NaHCO3，需控制D的水浴温度在30~35 ℃，原因是　　　　　　　。
Ⅱ.制备Na2CO3
(5)实验结束后，取出圆底烧瓶，抽滤，将所得固体转入　　　　(填仪器名称，下同)中，小火烘干。再将固体移入　　　　中，用玻璃棒轻轻搅拌，加热一段时间后，冷却至室温，称重。
Ⅲ.测定产品中Na2CO3的含量
(6)称量1.000 g样品，加水溶解，滴加2滴指示剂，用0.200 0 mol·L-1的盐酸进行滴定，达到滴定终点时溶质为等物质的量的NaCl和NaHCO3，消耗V mL的盐酸。进行三次平行实验，测定数据如下表所示。
实验序号 消耗盐酸的体积V/mL
① 19.90
② 19.80
③ 20.00
通过计算，样品中Na2CO3的质量分数为　　　　　(保留四位有效数字)。
18.(15分)Mn2O3是一种重要的化工产品。以菱锰矿(主要成分为MnCO3，还含有少量Fe2O3、FeO、CoO、Al2O3)为原料制备Mn2O3的工艺流程如图。
已知：①氢氧化氧锰(MnOOH)难溶于水和碱性溶液。
②滤渣2为CoS。
(1)MnOOH中Mn的化合价为　　　价。加快酸浸速率的措施：　　　　(至少两种)。
(2)“酸浸池”中Fe2O3发生反应的化学方程式为　　　　　　　。
(3)向“沉淀池Ⅰ”中加入MnO2的作用是　　　；“滤渣1”的主要成分是　　　(填化学式)。
(4)MnSO4转化为MnOOH的离子方程式为　　　　。
(5)MnSO4转化为MnOOH中“Ⅲ.实验操作”包含过滤、洗涤、干燥。检验MnOOH是否洗涤干净，具体操作为　　　　　　　。
(6)菱锰矿中Mn的质量分数为40%，假设沉淀池Ⅰ中加入MnO2的质量为菱锰矿质量的1.74%，且生产过程中Mn元素均完全转化，则100 kg该菱锰矿可以制备Mn2O3的质量为　　　 kg。(结果保留3位有效数字)
19.(15分)(2024·河南名校联考)三氯氧钒(VOCl3，M＝173.5 g·mol-1)是一种重要的无机试剂，主要用作溶剂、烯烃聚合的催化剂，还可用于钒有机化合物的合成。已知三氯氧钒为黄色液体，密度为1.84 g·cm-3，熔点为-77 ℃，沸点为126 ℃，遇水会迅速水解生成HCl和一种氧化物。某小组同学利用如图装置以氯气、V2O5和碳粉为原料制备三氯氧钒。
回答下列问题：
(1)仪器X的名称为　　　　　。
(2)从A~E中选择必要的仪器制备VOCl3，正确的连接顺序是　　　　　　　(按气流方向，用小写字母表示，装置可重复使用)。
(3)装置A中发生反应的离子方程式为　　　　。
(4)管式炉中发生反应生成CO的化学方程式为　　　　。
(5)装置D的作用为　　　　。
(6)装置E的作用为　　　　。
(7)实验过程中正确的加热顺序为　　　　(填序号)。
①先点燃A处酒精灯，再加热管式炉
②先加热管式炉，再点燃A处酒精灯
(8)若管式炉中加入9.1 g V2O5和2.5 g的碳粉，通入足量氯气充分反应后，在装置B的烧瓶中最终收集到6.0 mL黄色的三氯氧钒液体，则该实验中三氯氧钒的产率为　　　　(保留3位有效数字)。

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