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专题突破练五　元素及其化合物
一、选择题
1.(2025广东卷)能满足下列物质间直接转化关系,且推理成立的是(　　)。
单质X氧化物1氧化物2酸(或碱)盐
A.X可为铝,盐的水溶液一定显酸性
B.X可为硫,氧化物1可使品红溶液褪色
C.X可为钠,氧化物2可与水反应生成H2
D.X可为碳,盐的热稳定性:NaHCO3>Na2CO3
2.物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个重要维度。如图为氮元素及其部分化合物的价态-类别图。下列说法正确的是(　　)。
A.图中各物质均参与自然界循环
B.c、d均为酸性氧化物
C.f不能检验氯气管道是否漏气
D.实验室可用g的固体与NaOH固体加热制备f
3.(2025辽宁鞍山二模)实验室制备下列气体所选试剂、制备装置及收集方法(部分实验材料已省略)均正确的是(　　)。
选项 气体 试剂 制备装置 收集方法
A O2 KMnO4 a d
B C2H2 CaC2、饱和食盐水 b e
C Cl2 MnO2、浓盐酸 b c
D CO2 CaCO3、稀硫酸 b c
4.下列各组对装置及相关实验的描述正确的是(　　)。
A.用装置①从NaCl溶液中提取NaCl晶体
B.用装置②检验SO2的漂白性
C.用装置③干燥CO2
D.实验室用装置④制备NH3
5.(2025湖北卷)如图所示的物质转化关系中,固体A与固体B研细后混合,常温下搅拌产生气体C和固体D,温度迅速下降。气体C能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。G是一种强酸。H是白色固体,常用作钡餐。下列叙述错误的是(　　)。
A.在C的水溶液中加入少量固体A,溶液pH升高
B.D为可溶于水的有毒物质
C.F溶于雨水可形成酸雨
D.常温下可用铁制容器来盛装G的浓溶液
6.用FeCl3溶液腐蚀覆铜板产生的腐蚀废液可回收利用,实验流程如下。下列有关说法错误的是(　　)。
A.“氧化”步骤中可用的试剂为氯气
B.“调pH”后,检验Fe3+是否沉淀完全的操作为取少量上层清液于试管中,滴加几滴酸性KMnO4溶液,观察溶液紫色是否褪去
C.进行“灼烧”操作时需用到的仪器有坩埚和酒精灯
D.“步骤X”包含的操作有蒸发浓缩、冷却结晶
二、非选择题
7.中国传统的农具、兵器曾大量使用铁,铁器的修复是文物保护的重要课题。
战国时期的铁制农具
(1)潮湿环境中,铁器发生电化学腐蚀的负极反应式是　　　　　　　　　　。
(2)铁器表面氧化层的成分有多种,性质如下:
成分 Fe3O4 FeO(OH) FeOCl
性质 致密 疏松 疏松
①Fe(OH)2被空气氧化为Fe3O4的化学方程式是　　　　　　　　　　。
②在有氧条件下,Fe3O4在含Cl-溶液中会转化为FeOCl,将相关反应的离子方程式补充完整:
4Fe3O4+O2+　　 　　　　+　　H2O　　 FeOCl+　　 　　　　
(3)化学修复可以使FeOCl转化为Fe3O4致密保护层:用Na2SO3和NaOH混合溶液浸泡锈蚀的铁器,一段时间后取出,再用NaOH溶液反复洗涤。
①FeOCl在NaOH的作用下转变为FeO(OH),推测溶解度:FeOCl　　　(填“>”或“<”)FeO(OH)。
②Na2SO3的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
③检验FeOCl转化完全的操作和现象是　　　　　　　　　　。
8.(2024甘肃卷)某兴趣小组设计了利用MnO2和H2SO3生成MnS2O6,再与Na2CO3反应制备Na2S2O6·2H2O的方案:
适量水过滤取滤液Na2S2O6·2H2O
(1)采用下图所示装置制备SO2,仪器a的名称为　　　　　　;步骤Ⅰ中采用冰水浴是为了　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)步骤Ⅱ应分数次加入MnO2,原因是　　　　　　　　　　　　　　。
(3)步骤Ⅲ滴加饱和Ba(OH)2溶液的目的是　　　　　　　　　　。
(4)步骤Ⅳ生成MnCO3沉淀,判断Mn2+已沉淀完全的操作是　　　　　　　　　。
(5)将步骤Ⅴ中正确操作或现象的标号填入相应括号中。
将滤液倒入蒸发皿中用酒精灯加热(　　)(　　)停止加热(　　)过滤
A.蒸发皿中出现少量晶体
B.使用漏斗趁热过滤
C.利用蒸发皿余热使溶液蒸干
D.用玻璃棒不断搅拌
E.等待蒸发皿冷却
9.(2025河北卷)铬盐产品广泛应用于化工、医药、印染等领域。通过闭环生产工艺将铬铁矿转化为重铬酸钾,同时回收利用钾资源,可实现绿色化学的目标。流程如下:
已知:铬铁矿主要成分是Fe(CrO2)2、Mg(CrO2)2、Al2O3、SiO2。
回答下列问题。
(1)基态铬原子的价层电子排布式: 　　　　　　　　　　。
(2)煅烧工序中Fe(CrO2)2反应生成K2CrO4的化学方程式: 　　　　　　　　　　。
(3)浸取工序中滤渣Ⅰ的主要成分:Fe2O3、H2SiO3、　　　　　　、　　　　　　(填化学式)。
(4)酸化工序中需加压的原因: 　　　　　　　　　　。
(5)滤液Ⅱ的主要成分:　　　　　　　(填化学式)。
(6)补全还原、分离工序中发生反应的化学方程式:
Fe(CO)5+　　　　　+　　　　 Cr(OH)3↓+　　　　　+　　　　　+　　CO↑
(7)滤渣Ⅱ可返回　　　　　(填工序名称)工序。
参考答案
1.B　解析:若X为铝,氧化物为Al2O3,仅生成一种氧化物,不符合题意,A项错误;若X为硫,氧化物1为SO2,SO2可使品红溶液褪色,其他转化关系均成立,B项正确;若X为钠,氧化物2为Na2O2,2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑,C项错误;2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑,热稳定性Na2CO3>NaHCO3,D项错误。
2.A　解析:图为氮元素及其部分化合物的价态-类别图。由图可知,a为硝酸盐、b为硝酸、c为一氧化氮、d为二氧化氮或四氧化二氮、e为氮气、f为氨气、g为铵盐。氮气和氧气通过雷电生成NO,NO和氧气生成二氧化氮,二氧化氮和水生成硝酸,硝酸进入土壤中转化为硝酸盐,硝酸盐可被植物转化为有机物,然后排泄后转化为氨气等,各物质均参与自然界循环,A项正确;NO、NO2、N2O4均为不成盐氧化物,B项错误;氨气和氯气能发生反应生成白烟,能检验氯气管道是否漏气,C项错误;实验室制取氨气时是将氯化铵与氢氧化钙混合加热,D项错误。
3.B　解析:KMnO4可以加热分解制氧气,但氧气的密度大于空气,不能用向下排空气法收集,A项错误;电石和饱和食盐水在常温下反应生成乙炔,乙炔在水中溶解度不大,可以用排水法收集,B项正确;MnO2和浓盐酸反应需要固液加热装置,b中无加热装置,C项错误;碳酸钙和稀硫酸反应生成硫酸钙,硫酸钙微溶于水,覆盖在碳酸钙表面,阻碍碳酸钙和硫酸的接触,实验室制二氧化碳应选用碳酸钙和稀盐酸,D项错误。
4.B　解析:从NaCl溶液中提取NaCl晶体用蒸发结晶的方法,应在蒸发皿中进行,A项错误;二氧化硫能使品红溶液褪色,该装置能检验二氧化硫的漂白性,B项正确;碱石灰能吸收CO2和H2O,不能用装置③干燥CO2,C项错误;实验室用氯化铵和氢氧化钙固体加热制备氨气,氯化铵受热分解产生的氨气和氯化氢在试管口重新结合生成氯化铵,不能用来制备氨气,D项错误。
5.A　解析:依据信息“气体C能使湿润的红色石蕊试纸变蓝”知,气体C为NH3,NH3与HCl化合生成NH4Cl,则A为NH4Cl;由信息“H是白色固体,常用作钡餐”知,H为BaSO4;B+NH4ClNH3↑+钡盐,可推出B为Ba(OH)2、D为BaCl2。在氨水中加入少量NH4Cl,N抑制NH3·H2O的电离,溶液pH降低,A项错误;D为BaCl2,属于重金属盐,有毒,B项正确;因为C为NH3,则C→E→F→G转化关系为NH3→NO→NO2→HNO3,NO2溶于H2O生成HNO3,溶于雨水可形成酸雨,C项正确;Fe遇浓硝酸钝化,故常温下可用铁制容器来盛装浓硝酸,D项正确。
6.B　解析:在腐蚀废液中含有FeCl3、FeCl2、CuCl2,向其中加入Cl2,可以将FeCl2氧化为FeCl3,然后加入CuO或碱式碳酸铜,调整溶液pH,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,过滤分离出Fe(OH)3,将Fe(OH)3灼烧,发生分解反应产生Fe2O3;向滤液中加入HCl酸化,然后将滤液蒸发浓缩、冷却结晶,就可以获得CuCl2·2H2O晶体。“氧化”目的是使Fe2+氧化为Fe3+,为防止引入杂质离子,在步骤中可用的试剂为氯气,A项正确;酸性KMnO4溶液与Fe2+反应,使溶液紫色褪去,不能用酸性KMnO4溶液检验Fe3+是否存在,B项错误;在进行Fe(OH)3固体“灼烧”操作时需用到的仪器有坩埚和酒精灯、三脚架、泥三角等,C项正确;过滤除去Fe(OH)3沉淀的溶液中含有CuCl2,加入盐酸酸化,可防止Cu2+水解,然后经蒸发浓缩、冷却结晶,就可以获得CuCl2·2H2O晶体,D项正确。
7.答案 (1)Fe-2e-Fe2+
(2)①6Fe(OH)2+O22Fe3O4+6H2O
②12　Cl-　6　12　12　OH-
(3)①>　②作还原剂,将FeOCl还原为Fe3O4　③取最后一次的洗涤液加入试管中,加入HNO3酸化,再加入AgNO3溶液,无白色沉淀产生,证明FeOCl转化完全
解析:(1)钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀,负极上铁失电子发生氧化反应,电极反应式为Fe-2e-Fe2+。
(2)①Fe(OH)2被空气氧化为Fe3O4的化学方程式是6Fe(OH)2+O22Fe3O4+6H2O。
②在有氧条件下Fe3O4在含Cl-溶液中会转化为FeOCl,Fe元素化合价升高,O元素化合价降低,根据得失电子守恒和原子守恒配平离子方程式为4Fe3O4+O2+12Cl-+6H2O12FeOCl+12OH-。
(3)①FeOCl在NaOH的作用下转变为FeO(OH),根据沉淀转化的规律:溶解度小的转化为溶解度更小的,可知溶解度:FeOCl>FeO(OH)。
②FeOCl转化为Fe3O4的过程中,Fe元素化合价降低,作氧化剂,则Na2SO3的作用是作还原剂,将FeOCl还原为Fe3O4。
③若FeOCl转化完全,则溶液中不存在氯离子,取最后一次的洗涤液加入试管中,加入HNO3酸化,再加入AgNO3溶液,无白色沉淀产生,证明FeOCl转化完全。
8.答案 (1)恒压滴液漏斗　增大SO2的溶解度、增大H2SO3的浓度,同时为步骤Ⅱ提供低温
(2)防止过多的MnO2与H2SO3反应生成MnSO4,同时防止反应太快、放热太多、不利于控制温度低于10 ℃
(3)除去过量的SO2(或H2SO3)
(4)静置,向上层清液中继续滴加几滴饱和Na2CO3溶液,若不再产生沉淀,说明Mn2+已沉淀完全
(5)D　A　E
解析:步骤Ⅱ中MnO2与H2SO3在低于10 ℃时反应生成MnS2O6,反应的化学方程式为MnO2+2H2SO3MnS2O6+2H2O;步骤Ⅲ中滴入饱和Ba(OH)2溶液除去过量的SO2(或H2SO3);步骤Ⅳ中滴入饱和Na2CO3溶液发生反应MnS2O6+Na2CO3MnCO3↓+Na2S2O6,经过滤得到Na2S2O6溶液;步骤Ⅴ中Na2S2O6溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等操作得到Na2S2O6·2H2O。
(1)仪器a为恒压滴液漏斗。步骤Ⅰ中采用冰水浴是为了增大SO2的溶解度、增大H2SO3的浓度,同时为步骤Ⅱ提供反应所需低温。
(2)由于MnO2具有氧化性,SO2(或H2SO3)具有还原性,步骤Ⅱ应分数次加入MnO2,防止过多的MnO2与H2SO3反应生成MnSO4,同时防止反应太快、放热太多、不利于控制温度低于10 ℃。
(3)步骤Ⅲ滴加饱和Ba(OH)2溶液的目的是除去过量的SO2(或H2SO3),防止后续反应中SO2与Na2CO3溶液反应,导致增加饱和Na2CO3溶液的用量并使产品中混有杂质。
(4)判断Mn2+已沉淀完全的操作是静置,向上层清液中继续滴加几滴饱和Na2CO3溶液,若不再产生沉淀,则Mn2+已沉淀完全。
(5)步骤Ⅴ的正确操作或现象为将滤液倒入蒸发皿中→用酒精灯加热→用玻璃棒不断搅拌→蒸发皿中出现少量晶体→停止加热→等待蒸发皿冷却→过滤得到Na2S2O6·2H2O。
9.答案 (1)3d54s1
(2)4Fe(CrO2)2+7O2+16KOH
8K2CrO4+2Fe2O3+8H2O
(3)MgO　Al(OH)3
(4)增大CO2的溶解度,保证酸化反应充分进行
(5)KHCO3
(6)K2CrO4　4H2O　Fe(OH)3↓　2KOH　5
(7)煅烧
解析:(1)铬为24号元素,基态Cr原子的价层电子排布式为3d54s1。
(2)煅烧时Fe(CrO2)2与过量KOH、空气中的O2(作为氧化剂)发生反应生成K2CrO4、Fe2O3和H2O,根据得失电子守恒和原子守恒,即可写出该反应的化学方程式。
(3)煅烧时Fe(CrO2)2、Mg(CrO2)2与KOH和O2反应转化为Fe2O3、MgO、K2CrO4,Al2O3、SiO2分别与过量的KOH反应,转化为K[Al(OH)4]、K2SiO3。浸取时K[Al(OH)4]、K2SiO3与CO2反应,分别转化为Al(OH)3、H2SiO3沉淀,Fe2O3、MgO与KHCO3-K2CO3(aq)、CO2均不反应,则滤渣Ⅰ的主要成分为Fe2O3、H2SiO3、MgO、Al(OH)3。
(4)酸化工序中需通入过量CO2提供酸性环境,加压的目的是增大CO2的溶解度,保证酸性环境,使反应2Cr+2H+Cr2+H2O正向进行,促进K2CrO4转化为K2Cr2O7。
(5)酸化时,向K2CrO4溶液中通入过量CO2,将K2CrO4转化为K2Cr2O7,同时产生副产物KHCO3,故滤液Ⅱ的主要成分为KHCO3。
(6)滤液Ⅰ中含有K2CrO4,还原、分离工序将+6价铬元素还原为+3价铬元素[Cr(OH)3],结合产物信息,可知还原剂为Fe(CO)5,Fe元素被氧化为+3价,生成Fe(OH)3,依据得失电子守恒、原子守恒,即可写出该反应的化学方程式。
(7)依据上述还原、分离工序中发生反应的化学方程式可知,滤渣Ⅱ的主要成分为Fe(OH)3、Cr(OH)3,可返回煅烧工序,重复利用。

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