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第四单元　金属及其化合物(A卷)　
(满分:100分)
一、选择题:本题包括15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意。
1.文物记载着中华文明的灿烂成就,下列文物主要由合金材料制成的是 (　　)
文物
选项 A.圆雕玉舞人 B.透雕重环玉佩
文物
选项 C.朱雀青铜顶饰 D.弦纹贯耳瓷壶
2.对下列古文献的理解不正确的是 (　　)
A.“信州铅山胆水自山下注,势若瀑布……古传一人至水滨,遗匙钥,翌旦得之,已成铜矣”涉及置换反应
B.“绿蚁新醅酒,红泥小火炉”,制成火炉的“红泥”中含Fe2O3
C.“雨过天晴云破处,这般颜色做将来”描述的瓷器的青色来自Fe2O3
D.“若磁石引针,琥珀拾芥”中“磁石”的主要成分是Fe3O4
3.下列物质性质与用途具有对应关系的是 (　　)
A.Na2O2呈淡黄色,可用作供氧剂
B.NaCl熔点较高,可用于制取NaOH
C.Na2CO3溶液呈碱性,可用于除油污
D.NaHCO3易分解,可用于治疗胃酸过多
4.下列关于金属材料的叙述错误的是 (　　)
A.水银、硬铝、不锈钢均属于合金
B.焊锡中加入铅,可降低其熔点
C.工业电解熔融态的Al2O3制Al时,加冰晶石能减少冶炼过程中的能耗
D.储氢合金是一类能够大量吸收H2,并与H2结合成金属氢化物的材料
5.X、Y、Z、W四种物质间的转化关系如图所示,下列物质间的转化不能一步实现的是 (　　)
选项 X Y Z W
A. Na Na2O NaOH NaCl
B. Cu CuO Cu(OH)2 CuCl2
C. Fe FeCl3 Fe(OH)3 Fe2O3
D. AlCl3 Na[Al(OH)4] Al(OH)3 Al2O3
6.下列离子方程式书写正确的是 (　　)
A.Mg(HCO3)2溶液与足量的NaOH溶液反应:Mg2++2HC+2OH-===MgCO3↓+C+2H2O
B.将2 mol Cl2通入含1 mol FeBr2的溶液中:2Fe2++2Br-+2Cl2===2Fe3++4Cl-+Br2
C.将少量SO2通入NaClO溶液中:SO2+H2O+ClO-===Cl-+S+2H+
D.将少量的Fe3O4溶解在过量的稀硝酸中:3Fe3O4+28H++N===9Fe3++NO↑+14H2O
7.小组同学探究Cu和物质A的反应。
装置 序号 物质A 实验现象
① 0.6 mol·L-1Fe(NO3)3溶液(调pH=1) 铜粉溶解,溶液变为深棕色[经检验含Fe(NO)2+]
② 0.6 mol·L-1 FeCl3溶液 铜粉溶解,溶液变为蓝绿色
③ 1.8 mol·L-1 NaNO3溶液(调pH=1) 无明显变化
下列分析不正确的是 (　　)
A.②中铜粉溶解的原因:Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+
B.①中产生NO的原因:pH=1时,Cu直接将N还原为NO
C.若向③中加入FeSO4固体,推测铜粉会溶解
D.①②③现象的差异可能与物质氧化性(或还原性)强弱有关
8.某实验小组设计粗食盐(含有少量MgSO4和CaSO4)的提纯方案如下。
10.0 g粗食盐溶液滤液①滤液②纯NaCl
已知:Ksp(BaCO3)=5.1×10-9,Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,下列说法不正确的是 (　　)
A.操作 Ⅰ 中依据NaCl的溶解度估算加水量
B.操作 Ⅱ 和Ⅳ煮沸增大沉淀的颗粒直径,利于后续过滤
C.为了节约过滤时间,操作Ⅲ和Ⅴ可以合并进行
D.操作Ⅵ可以借助pH计精确控制加入盐酸的量
9.铝热反应常用于冶炼高熔点金属,某小组探究Al粉与Fe3O4发生反应所得黑色固体的成分,实验过程及现象如图所示。
下列说法不正确的是 (　　)
A.反应①产生的气体是H2
B.反应②为Al2O3+2OH-+3H2O===2[Al(OH)4]-
C.反应③的白色沉淀是Al(OH)3
D.黑色固体中不含Al和Fe3O4
10.探究Na2O2与水的反应的实验如图所示(已知:H2O2H++H、H+H+),下列分析不正确的是 (　　)
A.①、⑤中产生的气体能使带火星的木条复燃
B.①、④中均发生了氧化还原反应和复分解反应
C.②、⑤中KMnO4与MnO2的作用不同
D.通过③能比较酸性:HCl>H2O2
11.工业上利用矿物资源的流程图如图所示,下列说法正确的是 (　　)
A.转化过程中的原料纯碱、石英、黄铜矿都是纯净物
B.纯碱属于碱,能与盐酸反应
C.制备纯硅的过程中涉及的反应均为置换反应
D.黄铜矿(主要成分为CuFeS2)与O2反应产生的Cu2S、FeO均是还原产物
12.利用废旧镀锌铁皮制备Fe3O4胶体粒子的流程如图所示:
已知:镀锌铁皮就是铁皮表面镀上一层锌;Zn溶于强碱时生成[Zn(OH)4]2-。下列有关说法正确的是 (　　)
A.“氧化”后溶液中主要存在的离子:H+、Fe2+、Fe3+、S
B.“酸溶”的离子方程式为Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
C.用氢氧化钠溶液处理废旧镀锌铁皮,主要目的是处理铁皮表面的油污
D.最后一步“反应”中N2的作用是将部分Fe3+还原成Fe2+
13.钾长石(K2O·Al2O3·6SiO2)是含钾量较高、分布最广、储量最大的非水溶性钾资源,以钾长石为原料制取钾肥K2CO3的一种工艺流程如图所示。已知:钾长石中的钾元素和铝元素在Na2CO3作用下转化为Na[Al(OH)4]和K[Al(OH)4]。下列说法正确的是 (　　)
A.可用“水浸”操作直接提取钾长石中的主要成分
B.“浸渣 Ⅰ”可以作为冶炼金属铝的主要原料
C.“碱化”发生的主要反应为OH-+HC===C+H2O
D.流程中只有CO2可循环利用
14.实验小组研究Na与CO2的反应,实验装置如图所示:
实验步骤和现象:
ⅰ.通入CO2至澄清石灰水浑浊后,点燃酒精灯;
ⅱ.一段时间后,硬质玻璃管中有白色物质产生,管壁上有黑色物质出现,检验CO的试剂未见明显变化;
ⅲ.将硬质玻璃管中的固体溶于水,未见气泡产生;过滤,向滤液中加入过量BaCl2溶液,产生白色沉淀;再次过滤,滤液呈碱性;取白色沉淀加入盐酸,产生气体;
ⅳ.将管壁上的黑色物质与浓硫酸混合加热,生成能使品红溶液褪色的气体。
下列说法不正确的是 (　　)
A.步骤ⅰ的目的是排除O2的干扰
B.步骤ⅲ证明白色物质是Na2CO3
C.步骤ⅳ发生反应的化学方程式为C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O
D.根据以上实验推测:CO2与金属K也可以发生反应并被还原
15.常温时,研究pH对一定浓度FeSO4的稳定性的影响,根据下图分析不合理的是 (　　)
A.pH小于1时,亚铁离子几乎无损耗,可能的原因是4Fe2++O2+10H2O4Fe(OH)3+8H+,平衡逆向移动
B.pH在3.0~5.5之间,pH的变化对FeSO4稳定性影响不大
C.pH大于6.5时,亚铁损耗量突变,可能的原因是生成的Fe(OH)2更易被氧化
D.其他条件相同时,FeSO4溶液中加入少量(NH4)2SO4固体, FeSO4的稳定性减弱
二、非选择题:本题共4小题,共55分。
16.(14分)
Ⅰ .Na2CO3和NaHCO3是厨房中常见的两种盐。
(1)(2分)用Na2CO3溶液和NaHCO3溶液与盐酸反应的差异鉴别二者。甲组进行了如图1所示的4组实验。
图1
其中实验　　　　　(填实验序号,后同)和　　　　　可以鉴别Na2CO3和NaHCO3。
(2)(3分)利用如图2所示实验比较碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性,则试管甲中盛装的物质为　　　　(1分)(填化学式)。
取2.74 g碳酸钠和碳酸氢钠混合物,加热到质量不再变化时,剩余固体的质量为2.12 g,则混合物中碳酸钠的质量为　　　　　　(2分)。
Ⅱ .如图3所示,此装置可用来制备Fe(OH)2并验证其还原性。
(3)(1分)制备Fe(OH)2。
仪器X的名称为　　　　　　,实验开始时先将止水夹a打开,滴入硫酸和铁粉反应。一段时间后关闭止水夹a,使A中溶液流入B中进行反应。
(4)(4分)验证Fe(OH)2还原性。
实验完毕,打开止水夹b,充入一部分空气,此时B瓶中发生的反应为　　　　　
(写反应的化学方程式),现象:　　　　　　。
(5)(4分)取A中溶液经一系列操作得到8.34 g FeSO4·7H2O(Mr=278)样品,该样品隔绝空气受热分解生成多种化合物过程的热重曲线(残留样品质量随温度变化的曲线)如图4所示。
①温度为100 ℃时,固体物质M的化学式为　　　　　　。
②在隔绝空气的条件下,由P到Q的反应的化学方程式为　　　　　　。
17.(13分)镁及其化合物在现代工业、国防建设中有着广泛的应用。回答下列问题:
(1)(2分)单质镁在空气中燃烧的主要产物是白色的　　　　　　　　(填化学式,下同),还生成少量的　　　　　　　　。
(2)(3分)CH3MgCl是一种重要的有机合成试剂,其中镁的化合价为　　　　　　(1分),CH3MgCl水解时除生成甲烷外,还生成一种碱和一种盐。写出该反应的化学方程式:　　　　　　(2分)。
(3)(2分)现有一块Al-Mg合金,将其置于烧杯中。若加入20 mL 1 mol·L-1 NaOH溶液,恰好完全反应生成n1 mol H2。若加入20 mL 1 mol·L-1盐酸,则生成n2 mol H2。计算n1-n2=　　　　　　。
(4)(6分)Mg(OH)2是常用的阻燃材料。以白云石(CaCO3、MgCO3,不考虑杂质)为原料制备Mg(OH)2和CaCO3的工艺流程如下:
①相同条件下,溶解度:Ca(OH)2　　　　　　(填“>”或“<”)Mg(OH)2。
②“煅烧”时称取27.6 g白云石,高温加热到质量不再变化,收集到6.72 L(标准状况下)CO2,若工艺中不考虑Ca、Mg损失,则Mg(OH)2和CaCO3的质量分别为　　　　　　、　　　　　　。
18.(14分)废旧锌锰电池中的黑锰粉含有MnO2、MnO(OH)、NH4Cl和少量ZnCl2、Fe2O3及炭黑等,为了保护环境、充分利用锰资源,通过如图流程制备MnSO4。
回答下列问题:
(1)(1分)基态25Mn原子的简化电子排布式为　　　　　　。
(2)(3分)“滤液a”的主要成分为NH4Cl,另外还含有少量ZnCl2等。
①用离子方程式表示“滤液a”呈酸性的原因:　　　　　 　　　　　　(2分)。
②根据如图所示的溶解度曲线,将“滤液a”蒸发结晶、　　　　　　(1分)、洗涤、干燥,得NH4Cl固体。
(3)(2分)“焙烧”的目的是除炭、氧化MnO(OH)等。空气中O2氧化MnO(OH)的化学方程式为　　　　　
　　　　　　。
(4)(4分)探究“酸浸”中MnO2溶解的适宜操作。
实验Ⅰ .向MnO2中加入H2O2溶液,产生大量气泡;再加入稀H2SO4,固体未明显溶解。
实验Ⅱ .向MnO2中加入稀H2SO4,固体未溶解;再加入H2O2溶液,产生大量气泡,固体完全溶解。
①实验Ⅰ中MnO2的作用是　　　　　　(1分),实验Ⅱ中H2O2的作用是　　　　　　(1分)。
②由实验可知,“酸浸”溶解MnO2时加入试剂的顺序是
　　　　　　(2分)。
(5)(4分)证明MnSO4溶液中Fe3+沉淀完全:取少量溶液,滴加　　　　　　(填试剂),观察到　　　　　　(填现象)。
19.(14分)AlN新型材料应用前景广泛,其制备与性质研究成为热点。
相关数据如表所示。
物质 熔点/℃ 沸点/℃ 与N2反应温度/℃ 相应化合物分解温度/℃
Al 660 2 467 >800 AlN:>2 000,>1 400升华 AlCl3:>181升华
Mg 649 1 090 >300 Mg3N2:>800
(1)(8分)AlN的制备。
①化学气相沉积法。
一定温度下,以AlCl3气体和NH3为原料制备AlN,反应的化学方程式是　　　　　 　　　　　　(2分)。
上述反应适宜的温度范围是　　　　(1分)(填标号)。
A.75~100 ℃ B.600~1 100 ℃ C.2 000~2 300 ℃
②铝粉直接氮化法。
Al与N2可直接化合为AlN固体,AlN能将Al包裹,反应难以继续进行。控制温度,在Al粉中均匀掺入适量Mg粉,可使Al几乎全部转化为AlN固体。该过程发生的反应有　　　　　　　　　　(2分)、　　　　　　　　　　(2分)和2Al+N22AlN。
③碳热还原法。
以Al2O3、C(石墨)和N2为原料,在高温下制备AlN。
已知:ⅰ.2Al2O3(s)4Al(g)+3O2(g) ΔH1=+3 351 kJ·mol-1。
ⅱ.2C(石墨,s)+O2(g)2CO(g) ΔH2=-221 kJ·mol-1。
ⅲ.2Al(g)+N2(g)2AlN(s) ΔH3=-318 kJ·mol-1
运用平衡移动原理分析反应ⅱ对反应ⅰ的可能影响:　　　　　 　　　　　　(1分)。
(2)(4分)AlN的性质。AlN粉末可发生水解。相同条件下,不同粒径的AlN粉末水解时溶液pH的变化如图所示。
①AlN粉末水解的化学方程式是　　　　　 　　　　　　。
②解释t1~t2 h内两条曲线差异的可能原因:　　　　　 　　　　　　。
(3)(2分)AlN含量检测。向a g AlN样品中加入足量浓NaOH溶液,然后通入水蒸气将NH3全部蒸出,将NH3用过量的V1 mL c1 mol·L-1 H2SO4溶液吸收完全,剩余的H2SO4用V2 mL c2 mol·L-1 NaOH溶液恰好中和,则样品中AlN的质量分数是　　　　　　。
第四单元　金属及其化合物(A卷)
1.答案　C
解析　玉石的主要成分为SiO2和Al2O3等,不属于合金,A、B错误;青铜属于铜合金,C正确;瓷壶主要由硅酸盐材料制成,D错误。
2.答案　C
解析　该过程中发生的反应为Fe+CuSO4===FeSO4+Cu,涉及置换反应,A正确;Fe2O3为红棕色粉末,“红泥”因含有Fe2O3而呈红色,B正确;青色瓷器的烧制过程中将含有红棕色氧化铁的色釉还原为青色,此时铁元素为+2价,故瓷器的青色不是来自Fe2O3,C错误;Fe3O4是具有磁性的黑色晶体,俗称磁性氧化铁,D正确。
3.答案　C
解析　Na2O2能与水和二氧化碳反应生成氧气,因此可作供氧剂,与颜色无关,A错误;可以电解饱和NaCl溶液制取NaOH,与NaCl熔点无关,B错误;Na2CO3溶液呈碱性,可使油污在碱性条件下水解生成溶于水的物质而除去,C正确;NaHCO3能与胃酸的主要成分HCl反应生成二氧化碳,因此可以用于治疗胃酸过多,与其稳定性无关,D错误。
4.答案　A
解析　A项,水银是金属汞的俗称,不属于合金,符合题意;B项,焊锡中加入铅,形成铅锡合金,合金熔点低于组成它的各金属的熔点,不符合题意;C项,工业电解熔融态的Al2O3制Al时,加冰晶石降低熔点,能减少冶炼过程中的能耗,不符合题意;D项,储氢合金可以吸收大量的氢气,氢气与金属发生化学反应生成金属氢化物,金属氢化物既容易形成,稍稍加热又容易分解,室温下吸、放氢速率快,不符合题意。
5.答案　B
解析　钠和氧气生成氧化钠,氧化钠和水生成氢氧化钠,氢氧化钠和盐酸生成氯化钠,电解熔融氯化钠生成钠单质,均能一步实现,A不符合题意;铜在氧气中点燃生成氧化铜,氧化铜转化为氢氧化铜需要两步才能实现(先加硫酸生成硫酸铜,再加氢氧化钠生成氢氧化铜),氢氧化铜和盐酸生成氯化铜,电解熔融的氯化铜可得到单质铜,B符合题意;Fe和氯气在加热条件下化合生成FeCl3,FeCl3和NaOH溶液反应生成Fe(OH)3沉淀,Fe(OH)3受热分解生成Fe2O3,Fe2O3被H2、CO或Al等还原为铁单质,均能一步实现,C不符合题意;AlCl3与足量的NaOH发生反应产生Na[Al(OH)4],Na[Al(OH)4]与适量HCl溶液发生反应产生Al(OH)3,Al(OH)3受热分解生成Al2O3,Al2O3与盐酸反应生成AlCl3,均能一步实现,D不符合题意。
6.答案　D
解析　向Mg(HCO3)2溶液中滴加足量NaOH溶液,Mg(HCO3)2和NaOH以物质的量之比为1∶4完全反应,离子方程式为Mg2++2HC+4OH-===Mg(OH)2↓+2C+2H2O,A错误;将2 mol Cl2通入含1 mol FeBr2的溶液中,Cl2过量,Fe2+、Br-均被氧化,离子方程式为2Fe2++4Br-+3Cl2===2Fe3++6Cl-+2Br2,B错误;少量SO2通入NaClO溶液中发生氧化还原反应,正确的离子方程式为SO2+H2O+3ClO-===S+2HClO+Cl-,C错误;将少量的Fe3O4溶解在过量的稀硝酸中,铁元素完全被氧化为Fe3+,离子方程式为3Fe3O4+28H++N===9Fe3++NO↑+14H2O,D正确。
7.答案　B
解析　实验②中,Cu与Fe3+反应生成Cu2+(蓝色)和Fe2+(绿色),溶液变为蓝绿色,A正确;经检验溶液中含Fe(NO)2+,说明加入铜粉后,Cu与Fe3+反应生成Cu2+(蓝色)和Fe2+(绿色),结合③中实验现象可知,酸性条件下Fe2+与N反应产生NO,B错误;若向③中加入FeSO4固体,酸性条件下,Fe2+与N发生氧化还原反应生成Fe3+,根据实验①的条件推测,铜粉会溶解,C正确;Fe3+、N(H+)等具有强氧化性,Fe2+具有还原性,则①②③现象的差异可能与物质氧化性(或还原性)强弱有关,D正确。
8.答案　C
解析　Ⅰ为粗盐的溶解过程,依据NaCl的溶解度估算加水量,以免加水过多,加热时间过长且浪费资源,A项正确;小火煮沸可增大沉淀的颗粒直径,利于后续过滤,B项正确;操作Ⅲ过滤除去BaSO4,操作Ⅴ过滤除去BaCO3、Mg(OH)2、CaCO3,Ksp(BaCO3)=5.1×10-9,Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,若操作Ⅲ和操作Ⅴ合并,则会发生沉淀的转化,S除不尽,C项错误;操作Ⅵ向滤液②中加入HCl,除去过量的NaOH、Na2CO3,借助pH计可精确控制加入盐酸的量,即溶液pH=7时溶液中的NaOH、Na2CO3就除尽了,D项正确。
9.答案　D
解析　黑色固体与稀硫酸发生反应①生成气体,则有金属与稀硫酸的反应,即含有Fe或Al或二者都有,产生的气体是H2,A正确;溶液a与二氧化碳反应生成白色沉淀,白色沉淀为氢氧化铝,则溶液a中含有[Al(OH)4]-,C正确;因黑色固体能与稀NaOH反应且无气体产生,则黑色固体中一定含氧化铝,一定不含Al,反应②为Al2O3+2OH-+3H2O===2[Al(OH)4]-,B正确;向溶液b中加入KSCN溶液,溶液不变红,则溶液b中不含Fe3+,结合上述分析可知,黑色固体中一定含氧化铝、Fe,一定不含Al,可能含Fe3O4,D错误。
10.答案　D
解析　①中发生反应的化学方程式为Na2O2+2H2O===2NaOH+H2O2、2H2O2===2H2O+O2↑;②中发生反应的化学方程式为2KMnO4+5H2O2+3H2SO4===K2SO4+2MnSO4+5O2↑+8H2O;③中发生反应的化学方程式为H2O2+BaCl2===BaO2↓+2HCl;④中发生反应的化学方程式为BaO2+H2SO4===BaSO4+H2O2、2H2O2===2H2O+O2↑;⑤中发生反应的化学方程式为2H2O22H2O+O2↑。①、⑤中产生的气体均为O2,能使带火星的木条复燃,A正确;①、④中均发生了氧化还原反应和复分解反应,B正确;②中KMnO4为氧化剂,⑤中MnO2为催化剂,C正确;③中生成的BaO2沉淀不溶于盐酸,不能通过③判断H2O2与HCl的酸性强弱,D错误。
11.答案　D
解析　石英、黄铜矿属于混合物,A错误;纯碱是Na2CO3,属于盐,能与盐酸反应,B错误;制备纯硅的过程中涉及反应:①SiO2+2CSi(粗)+2CO↑,②Si(粗)+2Cl2SiCl4,③SiCl4+2H2Si(纯)+4HCl,①和③均为置换反应,②是化合反应,C错误;黄铜矿(CuFeS2)与O2反应产生Cu2S、SO2、FeO,Cu、O的化合价降低,则Cu2S、FeO均是还原产物,D正确。
12.答案　A
解析　
根据流程可知“酸溶”生成硫酸亚铁,加入双氧水氧化部分亚铁离子,则“氧化”后溶液中主要存在的离子有H+、Fe2+、Fe3+、S,A正确;“碱洗”过程中Zn溶解,铁不反应,过滤除去滤液,滤渣是铁,所以“酸溶”的离子方程式是Fe+2H+===Fe2++H2↑,B错误;氢氧化钠溶液与油污反应生成高级脂肪酸钠,具有除油污作用,但同时Zn溶于强碱生成可溶于水的[Zn(OH)4]2-,氢氧化钠主要起到溶解镀层锌的作用,C错误;最后一步反应中,氮气的作用是排出空气防止亚铁离子被氧化,D错误。
13.答案　C
解析　
钾长石为非水溶性钾资源,不能用“水浸”操作直接提取,A错误;“浸渣Ⅰ”主要成分为硅酸钙以及未反应的SiO2等不溶物,“浸渣Ⅱ”可作为冶炼金属铝的原料,B错误;“碱化”过程主要反应为OH-+HC,C正确;流程中CO2以及碳酸钠均可以循环使用,D错误。
14.答案　B
解析　实验前先通入CO2,可将装置中的空气排尽,排除O2对实验的干扰,A项正确;由实验ⅲ可知,滤液呈碱性,说明生成氢氧化钠,则白色物质含有碳酸钠和氧化钠,B项错误;黑色物质为碳,加热条件下与浓硫酸反应生成CO2、SO2、H2O,反应的化学方程式为C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O,C项正确;K的活泼性比Na强,且两者处于同一主族,具有相似的化学性质,则CO2与金属K也可以发生反应并被还原,D项正确。
15.答案　D
解析　Fe2+易与O2反应,反应的化学方程式为4Fe2++O2+10H2O4Fe(OH)3+8H+,pH小于1时,c(H+)较大,平衡逆向移动,Fe2+几乎无损耗,A正确;由题图可知,pH在3.0~5.5之间,Fe2+的损耗量几乎不变,说明pH在3.0~5.5之间,pH变化对FeSO4稳定性影响不大,B正确;pH大于6.5时,c(H+)较小,亚铁损耗量发生突变,可能原因是溶液酸性减弱,生成的Fe(OH)2更易被氧化,C正确;其他条件相同时,FeSO4溶液中加入少量(NH4)2SO4固体,N水解,c(H+)增大,4Fe2++O2+10H2O4Fe(OH)3+8H+平衡逆向移动,抑制Fe2+被氧化,FeSO4的稳定性增强,D错误。
16.答案　(1)①　②　(2)NaHCO3　1.06　(3)分液漏斗
(4)4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3　白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色　(5)①FeSO4·4H2O
②2FeSO4Fe2O3+SO3↑+SO2↑
解析　(1)分别向Na2CO3溶液和NaHCO3溶液中滴加稀盐酸时,后者产生气泡更快,主要是因为稀盐酸少量时Na2CO3先变成NaHCO3,再变为H2O和CO2。故实验①和实验②可以鉴别Na2CO3和NaHCO3。而实验③、④中稀盐酸均过量,二者均能快速产生气泡,无法区分。(2)具支试管乙的温度相对较高,试管甲的温度相对较低,若将Na2CO3置于温度较低的试管甲中,无法确定是温度低导致Na2CO3无法分解,还是Na2CO3本身不分解,所以应将Na2CO3放在具支试管乙中,而NaHCO3置于试管甲中,以避免温度差异引起的错误结论。取2.74 g碳酸钠和碳酸氢钠混合物,加热到质量不再变化时,剩余固体的质量为2.12 g,剩余的固体为Na2CO3,其物质的量为=0.02 mol,设混合物中Na2CO3的物质的量为x mol,NaHCO3的物质的量为y mol,则2x+y=0.04,106x+84y=2.74,解得x=0.01,y=0.02,则混合物中Na2CO3的质量为0.01 mol×106 g·mol-1=1.06 g。(3)仪器X的名称为分液漏斗。(4)实验开始时先将止水夹a打开,滴入硫酸和铁粉反应,生成FeSO4和H2,一段时间后关闭止水夹a,A中压强不断增大,将A中溶液压入B中进行反应,生成Fe(OH)2,Fe(OH)2遇空气易被氧化为Fe(OH)3,伴随有白色沉淀迅速变为灰绿色最终变为红褐色的现象发生,反应为4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。(5)①8.34 g FeSO4·7H2O的物质的量为0.03 mol,其中n(H2O)=0.21 mol,加热先生成6.72 g物质M,质量减少1.62 g,减少的质量为水的质量,即减少0.09 mol H2O,故M的化学式为FeSO4·4H2O。②生成P的质量为4.56 g,此时减少的总质量为3.78 g,减少的质量全为水的质量,共减少0.21 mol H2O,即全部失水,P的化学式为FeSO4,最后生成2.40 g Q,Q中Fe有0.03 mol,Fe的质量为1.68 g,剩余0.72 g为O的质量,有0.045 mol O,则Q的化学式为Fe2O3,P到Q的过程中,铁元素的化合价升高,则硫元素的化合价降低,P→Q失去S、O的物质的量之比为,故同时生成SO2和SO3,反应的化学方程式为2FeSO4Fe2O3+SO3↑+SO2↑。
17.答案　(1)MgO　Mg3N2
(2)+2　2CH3MgCl+2H2O===2CH4↑+MgCl2+Mg(OH)2↓
(3)0.02　(4)①>　②8.7 g　15 g
解析　(1)镁既能在氧气中燃烧又能在氮气中燃烧,氧气的氧化性比氮气的强,所以单质镁在空气中燃烧的主要产物是白色的MgO,还生成少量的Mg3N2。(2)CH3MgCl是一种重要的有机合成试剂,根据化合物中各元素正、负化合价代数和为0知,镁元素的化合价为+2,CH3MgCl水解时除生成甲烷外,还生成一种碱和一种盐,则该碱一定是氢氧化镁,该盐一定是氯化镁,该反应的化学方程式为2CH3MgCl+2H2O===2CH4↑+MgCl2+Mg(OH)2↓。(3)20 mL 1 mol·L-1 NaOH溶液中含有0.02 mol NaOH,发生反应2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑,故0.02 mol NaOH参加反应可生成0.03 mol H2,n1=0.03。20 mL 1 mol·L-1盐酸中含有0.02 mol HCl,与金属反应产生的n(H2)=n(H+)=n(HCl)=0.01 mol,即n2=0.01,故n1-n2=0.03-0.01=0.02。(4)①氢氧化钙微溶于水,氢氧化镁难溶于水,所以相同条件下,溶解度Ca(OH)2>Mg(OH)2。②“煅烧”时称取27.6 g白云石,高温加热到质量不再变化,收集到6.72 L(标准状况下)CO2,则CO2的物质的量为0.3 mol,由碳原子守恒可得,n(CaCO3)+n(MgCO3)=0.3 mol,100 g·mol-1×n(CaCO3)+84 g·mol-1×n(MgCO3)=27.6 g,解得n(CaCO3)=0.15 mol,n(MgCO3)=0.15 mol,若工艺中不考虑Ca、Mg损失,则Mg(OH)2的质量为58 g·mol-1×0.15 mol=8.7 g、CaCO3的质量为100 g·mol-1×0.15 mol=15 g。
18.答案　(1)[Ar]3d54s2
(2)①N+H2ONH3·H2O+H+　②趁热过滤
(3)4MnO(OH)+O24MnO2+2H2O
(4)①催化剂　还原剂　②先加入稀H2SO4,再加入H2O2溶液
(5)KSCN溶液　不变红
解析　
(1)Mn是25号元素,电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s2,简化的电子排布式是[Ar]3d54s2。(2)①“滤液a”的主要成分为NH4Cl,另外还含有少量ZnCl2等,“滤液a”呈酸性的原因是铵根离子水解,离子方程式是N+H2ONH3·H2O+H+。②由图可知氯化铵的溶解度随温度变化不大,故将“滤液a”蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥可以得到氯化铵。(3)根据流程可知,“焙烧”的目的是除炭、氧化MnO(OH)等,在空气中MnO(OH)被氧化为二氧化锰,化学方程式是4MnO(OH)+O24MnO2+2H2O。(4)①实验Ⅰ中,向MnO2中加入H2O2溶液,产生大量气泡,双氧水分解,其中MnO2的作用是催化剂;实验Ⅱ中,向MnO2中加入稀H2SO4,固体未溶解,再加入H2O2溶液,产生大量气泡,固体完全溶解,说明二氧化锰被还原,H2O2是还原剂。②由实验可知,“酸浸”溶解MnO2时加入试剂的顺序是先加入稀H2SO4,再加入H2O2溶液,在酸性条件下,二氧化锰被还原为MnSO4。(5)检验Fe3+使用KSCN溶液;证明溶液中Fe3+沉淀完全,观察到的现象是不变红。
19.答案　(1)①AlCl3+NH3AlN+3HCl　B　②3Mg+N2Mg3N2　Mg3N23Mg+N2　③反应ⅱ能降低氧气的浓度,促进反应ⅰ平衡正向移动　(2)①AlN+4H2O===Al(OH)3+NH3·H2O　②粒径较小的AlN的表面积大,水解反应速率较大　(3)%
解析　(1)①AlCl3气体和NH3制备AlN的反应不是氧化还原反应,根据原子守恒配平可得:AlCl3+NH3AlN+3HCl。根据表中数据,要保证AlCl3为气体,需要温度大于181 ℃,A项不符合题意;AlN在温度高于2 000 ℃时会分解,C项不符合题意;故答案选B。②根据表中数据,温度高于300 ℃时镁和氮气反应,温度高于800 ℃氮化镁会分解,故还可发生反应3Mg+N2Mg3N2、Mg3N23Mg+N2。③反应ⅱ能消耗反应ⅰ生成的氧气,降低氧气的浓度,促进反应ⅰ平衡正向移动。(2)①氮化铝水解产生氢氧化铝和一水合氨:AlN+4H2O===Al(OH)3+NH3·H2O。②由题图可知,t1~t2 h内两条曲线的反应速率是不同的,而反应速率和反应物的接触面积有关,粒径较小的AlN的表面积大,水解反应速率较快。(3)根据关系式2NaOH~H2SO4可得,n剩余(H2SO4)=×10-3 mol,则与NH3反应的硫酸的物质的量为(c1V1-)×10-3 mol,根据2NH3~H2SO4可得,n(NH3)=2×(c1V1-)×10-3 mol,根据氮原子守恒可知,n(AlN)=2×(c1V1-)×10-3 mol,故样品中氮化铝的质量分数为%。

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