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元素及化合物综合应用型试题在高考中为必考题型，在各省市及全国卷中均有出现。在考查形式上通常以工艺流程题，物质制备、性质探究类试题，综合推断试题（少数省市，逐渐淡化），还有结合物质结构进行推断等。元素及化合物知识，在考查中与基本概念、基本理论、实验等知识融入越来越深，这也就要求我们队元素及化合物知识不再是单纯的记和背了，而是从原理的角度进行掌握，进行整体分析，通过联系、对比、归纳等方法进行解决。
【例题1】绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题：
（1）在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气，溶液逐渐变红。由此可知：______________、_______________。
（2）为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管（带端开关K1和K2）（设为装置A）称重，记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为 m2 g。按下图连接好装置进行实验。
①仪器B的名称是____________________。
②将下列实验操作步骤正确排序___________________（填标号）；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3 g。
A．点燃酒精灯，加热 B．熄灭酒精灯 C．关闭K1和K2
D．打开K1和K2，缓缓通入N2 e.称量A f.冷却至室温
③根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x=________________（列式表示）。若实验时按a、d次序操作，则使x__________（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。
（3）为探究硫酸亚铁的分解产物，将（2）中已恒重的装置A接入下图所示的装置中，打开K1和K2，缓缓通入N2，加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。
①C、D中的溶液依次为_________（填标号）。C、D中有气泡冒出，并可观察到的现象分别为_______________。
a．品红 b．NaOH c．BaCl2 d．Ba(NO3)2 e．浓H2SO4
②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式_____________________。
【答案】样品中无Fe3+ 硫酸亚铁易被空气氧化为硫酸铁 干燥管 dabfce 偏小 c、a 产生白色沉淀、品红溶液褪色 2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3
（2）①根据仪器构造可知B是干燥管；
②由于装置中含有空气，空气能氧化硫酸亚铁，所以加热前需要排尽装置中空气，利用氮气排出空气，为了使生成的水蒸气完全排除，应该先熄灭酒精灯再冷却，然后关闭K1和K2，最后称量，即正确的排序是dabfce；
③样品的质量是（m2－m1）g，加热后剩余固体是硫酸亚铁，质量为（m3－m1）g，生成水的质量为（m2－m3）g，
FeSO4·xH2OFeSO4 + xH2O
152 18x
（m3－m1）g （m2－m3）g
则： ，解得：x=；
若实验时按a、d次序操作，在加热过程中硫酸亚铁被空气氧化为硫酸铁，导致m3增加，因此x偏小；
②根据以上分析可知硫酸亚铁高温分解生成氧化铁、SO2和SO3，根据电子守恒和原子守恒得此反应的方程式为2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3。
【例题2】某化学小组用下列装置抽取收集纯净的氯气，并研究其性质。请回答下列问题。
（1）装置A中发生反应的离子方程式为 ___________。
（2）按照气流方向各仪器接口的连接顺序为a→_______→g。
（3）装罝B中浓硫酸的作用是___________。装置C的试剂最好是___________。
（4）某同学认为上述方案缺少尾气吸收装置，请在下面的方框中画出该装置并注明试剂。
___________________________
（5）把制取的氯气通入下图所示装置中，甲装置溶液中具有氧化性的含氯粒子是______；如何证明乙装置中FeCl2溶液与Cl2发生了反应？（只回答需要的试剂和现象）__________。
【答案】 MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2+2H2O bcedf 吸收水蒸气，干燥氯气 饱和食盐水 Cl2、HClO、ClO- KSCN溶液，溶液变成红色。
解析：（1）实验室制取氯气使用MnO2和浓盐酸，反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2+2H2O。（2）制备纯净的氯气，先除去HCl杂质，再除去H2O杂质，最后收集，所以仪器接口的连接顺序为a→b → c→ e→ d→ f→g。（3）浓硫酸起到干燥的作用，除去HCl气体杂质使用饱和食盐水。（4）尾气吸收使用NaOH溶液，装置图为。（5）把氯气通入水中，部分氯气与水反应，
,装置甲溶液中具有氧化性的含氯粒子是Cl2、HClO、ClO-；乙装置中Fe2+被氯气氧化为Fe3+,检验Fe3+使用KSCN溶液，溶液变成血红色；
点睛：铁盐遇KSCN溶液，变为血红色，用此方法检验Fe3+。检验Fe2+时，先加入KSCN溶液，不变血红色，再通入氯气，若变为血红色，则含有 Fe2+。
此类问题在解题过程中首先通过突破口，进行推断，然后结合相应的理论进行解题。在解题过程中常见的突破口有：
（1）特殊颜色
①焰色反应：Na+（黄色）、K+（紫色）
②浅黄色固体：S或Na2O2或AgBr
③使品红溶液褪色的气体：SO2（加热后又恢复红色）、Cl2（加热后不恢复红色）
④有色溶液：Fe2+（浅绿色）、Fe3+（黄色）、Cu2+（蓝色）、MnO4-（紫色）
有色固体：红色（Cu、Cu2O、Fe2O3）、红褐色[Fe(OH)3]
蓝色[Cu(OH)2]　　　　　　黑色（CuO、FeO、FeS、CuS、Ag2S、PbS）
黄色（AgI、Ag3PO4）　 　 白色[Fe(0H)2、CaCO3、BaSO4、AgCl、BaSO3]
有色气体：Cl2（黄绿色）、NO2与溴蒸气（红棕色）
⑤特征反应现象：白色沉淀[Fe(OH)2] 红褐色[Fe(OH)3]
（2）特殊性质
很多物质表现出特殊的物理或化学性质，具有一些特征反应，或在反应中能产生特殊现象，
①受热分解产生2种或3种气体的反应：
铵盐：NH4HCO3、(NH4)2CO3、NH4HSO3、(NH4)2SO3、NH4HS、(NH4)2S等
NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O
硝酸盐：Cu(NO3)2、AgNO3
2Cu(NO3)22CuO+4NO2↑+O2↑
②与水反应产生气体
单质：Na、F2等
化合物：Na2O2、Mg3N2、Al2S3、CaC2等
烈双水解的物质：Al3+与CO（HCO）、S2-(HS-)、AlO等
（3）特殊转化个关系：
无机物之间有一些重要的衍变关系，在物质之间按照一定规律反应时，会形成一定的特征的转化关系。如：①直线型转化：NH3、H2S、C、Na等
金属 碱性氧化物 碱→盐
非金属 酸性氧化物 酸→ 盐
②交叉型转化：
③三角形转化：
　　　
④无机框图中常用到催化剂的反应：制取氧气、工业制硫酸、合成氨、制硝酸等。
⑤重要置换反应：
金属→金属
金属→非金属
非金属→非金属
非金属→金属
（4）应用数据：物质转化时式量的变化、各元素含量、相对密度等数据都是解题的关键点，可综合物质结构、性质、相互转化关系进行推断，如CO→CO2，NO→NO2，SO2→SO3，转化时分子中都增加１个氧，式量变化均为16。
（5）把握信息：题目给予的新信息可与旧知识形成一个新的知识体系，题干中的“常见”“过量”等字眼为推断限定了范围；而反应条件、某些物质的频繁出现等隐含信息即是解题的重要突破口。
1．二氧化氯(ClO2)是极易溶于水且不与水发生化学反应的黄绿色气体，沸点为10℃，可用于饮用水净化。某小组在实验室中探究ClO2与Na2S的反应。回答下列问题：
I .ClO2的制备
己知：在强酸性溶液中用SO2还原NaC1O3能制备ClO2。
(1)反应过程中圆底烧瓶内会看到溶液中有一种白色固体析出，为了证明该物质常采用的实验操作及现象为：待实验完成、圆底烧瓶冷却后，____________________。
(2)装置B中反应的离子方程式为_________________________。
(3)欲制备并收集ClO2，选择上图中的装置，其连接顺序为a→_________(按气流方向，用小写字母表示)
(4)装置D的作用_______________。
II．ClO2与Na2S的反应
(5)将上述收集到的ClO2用N2稀释以增强其稳定性，并将适量的稀释后的ClO2通 入上图所示装置中充分反应，得到无色澄清溶液。—段时间后，通过下列实验探究I中反应的产物。
操作步骤
实验现象
结论
取少量Ⅰ中溶液于试管甲中，滴加品红溶液和盐酸。
品红始终不褪色
①无_____生成
另取少量Ⅰ中溶液于试管乙中，加入Ba(OH)2溶液，振荡
②________
有SO42-生成
③继续在试管乙中滴加Ba(OH)2 溶液至过量，静置，取上层清液于试管中，_______。
有白色沉淀生成
有Cl-生成
(6)C1O2与Na2S反应的离子方程式为_________。用于饮用水净化时，ClO2相对于Cl2的优点是______________(任写一条)。
【答案】将反应后的混合物慢慢倒入盛有少量水的试管里，若固体溶解，溶液变蓝，则白色固体为硫酸铜。 SO2+2 C1O3-= ClO2+ SO42- g→h(或h→g) →b→c→e→f→d 冷凝并收集C1O2 SO2 (或SO32-或HSO3-或三者的组合均给分) 生成白色沉淀 加 入足量硝酸酸化的硝酸银溶液
8ClO2+5S2-+4H2O=8Cl-+5SO42-+8H- 均被还原成Cl-时ClO2得电子数是氯气的2.5 倍：ClO2在水中的
溶解度大；剩余的ClO2不会引起二次染污(答案合理即可)
(2) 根据题意，在强酸性溶液中用SO2还原NaC1O3能制备ClO2，装置B中反应的离子方程式为SO2+2 C1O3-= ClO2+ SO42-，故答案为：SO2+2 C1O3-= ClO2+ SO42-；
(3)二氧化硫从a进入装置B中反应，为防止倒吸，故应在之前有安全瓶，则a→g→h，为反应充分，故再连接B装置中的b，二氧化氯沸点较低，故在D中冰水浴收集，为充分冷却，便于收集，故连接e，最后用氢氧化钠吸收未反应完的二氧化硫，防止污染空气，连接顺序为：a→g→h→b→c→e→f→d；故答案为：g→h→b→c→e→f→d；
(4) 装置D的作用为冷凝并收集ClO2；故答案为：冷凝并收集ClO2；
II．(5)将适量的稀释后的?ClO2?通入如图2所示装置中充分反应，得到无色澄清溶液，
①取少量I中溶液于试管甲中，滴加品红溶液和盐酸，品红始终不褪色，说明溶液中无SO2(或HSO3-或SO32-)生成；故答案为：SO2(或HSO3-或SO32-)；
②另取少量I中溶液于试管乙中，加入Ba(OH)2溶液，振荡，有SO42-生成，硫酸根与钡离子反应生成硫酸钡白色沉淀；故答案为：生成白色沉淀；
(6)由上述分析可知ClO2?与?Na2S?反应有氯离子、硫酸根离子的生成，故发生的离子方程式为：
8ClO2+5S2-+4H2O=8Cl-+5SO42-+8H+；ClO2除硫效果彻底，氧化产物硫酸根更稳定、ClO2在水中的溶解度大、剩余的ClO2不会产生二次污染、均被还原为氯离子时，ClO2得到的电子数是氯气的2.5倍；故答案为：8ClO2+5S2-+4H2O=8Cl-+5SO42-+8H+；ClO2除硫效果彻底，氧化产物硫酸根更稳定、ClO2在水中的溶解度大、剩余的ClO2不会产生二次污染、均被还原为氯离子时，ClO2得到的电子数是氯气的2.5倍等(任写一条)。
2．化学兴趣小组在实验室里制备某些气体，并探究相关物质的性质，需要的仪器如下图所示，部分装置可重复选取。请回答下列问题：
（1）制备并收集纯净的氨气。
①所选装置正确的连接顺序为_________________(填接口编号)。
②简述检验氨气的操作方法___________________________________________。
（2）氧气的制备及性质实验。
①制备装置中发生反应的离子方程式是_______________________。
②将纯净的氯气通入事先放入铁粉的两通硬质玻璃管中，加热制取三氯化铁(极易吸水),则在玻璃管右侧需要直接连接一个________装置。若将制得的三氯化铁配制成溶液，请简述操作方法_________。
③可以用E装置收集并测量氯气的体积,其操作为___________。
（3）标准状况下，在D中可以发生反应3Cl2+2NH3=N2+6HCl。首先在烧瓶中收集满氯气,然后关闭止水夹1、3,打开止水夹2，通入NH3至上述反应恰好完全进行并关闭止水夹2。若此时仅打开止水夹3,D中烧瓶中的现象为____________，试计算烧瓶内所得溶液的物质的量浓度为___________。
【答案】b(c)→i→j→k→m(→i→j)→n 将湿润的红色石蕊试纸(或pH试纸)与气体接触,若试纸变蓝说明是氨气或其他方法 MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O 干燥 将FeCl3固体溶解在少量盐酸中，然后加蒸馏水稀释至所需体积 调节两侧液面相平,读数。收集结束后,再次调节两侧液面相平并读数,两次读数差值即为所收集氯气的体积 有喷泉产生,溶液体积约占烧瓶容积的2/3 mol·L-1或0.134mol·L-1或0.13mol·L-1
（2）氧气的制备及性质实验。
①实验室制备氯气可用二氧化锰与浓盐酸加热反应制备；正确答案：
MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O；
②三氯化铁极易吸水，玻璃管右侧需要直接连接一个装有碱石灰的干燥装置；既能吸水，又能吸收多余的氯气；三氯化铁在水中易发生水解，为防止发生水解，将FeCl3固体溶解在少量盐酸中，然后加蒸馏水稀释至所需体积；正确答案：干燥 ；将FeCl3固体溶解在少量盐酸中，然后加蒸馏水稀释至所需体积；
③利用连通器原理，使用排液法收集气体，然后调节两侧液面相平，读数；收集结束后，冷却到室温，再次调节两侧液面相平并读数，两次读数差值即为所收集氯气的体积；正确答案：调节两侧液面相平，读数；收集结束后，再次调节两侧液面相平并读数，两次读数差值即为所收集氯气的体积；
（3）反应为3Cl2+2NH3=N2+6HCl；氯化氢极易溶于水，烧瓶内气体的压强迅速减少，外压大于内压，若此时仅打开止水夹3，D中烧瓶中有喷泉生成；烧瓶内溶液体积不断增大，最终约占烧瓶容积的2/3；烧瓶内所得溶液为氨水，设烧瓶体积为VL,根据反应中系数关系，氯气的物质的量为V/22.4mol,盐酸溶质的量为V/11.2mol, 盐酸溶液的体积为占整个烧瓶体积的2V/3L，盐酸溶液的浓度为（V÷11.2）/2V/3= mol·L-1；正确答案：有喷泉产生，溶液体积约占烧瓶容积的2/3；mol·L-1或0.134mol·L-1或0.13mol·L-1；
3．绿矾（FeSO4·7H2O）在不同温度下可分解得到各种铁的氧化物和硫的氧化物。已知SO3是一种无色晶体，熔点16.8℃，沸点44.8℃，氧化性及脱水性较浓硫酸强，能漂白某些有机染料，如品红等。回答下列问题：
（1）同学甲按右图所示装置实验检验绿矾的分解产物。装置B中可观察到的现象是_____，由此得出绿矾的分解产物中含有SO2。装置C的作用是_____。
（2）同学乙认为同学甲的实验结论不严谨。乙对甲做完实验的B装置试管进行加热，发现褪色的品红溶液未恢复红色，则可证明绿矾分解的产物中_____。（选填字母）
A．不含SO2 B．可能含SO2 C．一定含有SO3
（3）同学丙查阅资料发现绿矾受热分解还可能有O2放出，为此，丙选用甲的部分装置和下图部分装置设计出了一套检验绿矾分解气态产物的装置：

①同学丙的实验装置中，依次连接的合理顺序为_____。
②能证明绿矾分解产物中有O2的实验操作及现象是_____。
（4）为证明绿矾分解产物中含有三价铁，选用的实验仪器有试管、药匙、_____；选用的试剂为_____。
【答案】品红溶液褪色 吸收尾气，防止SO2（SO3）等气体扩散到空气污染环境 BC AFGBDH 把H中的导管移出水面，撤走酒精灯，用拇指堵住试管口，取出试管，立即把带火星的木条伸入试管口内，木条复燃，证明试管中收集的气体是氧气 胶头滴管 盐酸，KSCN溶液
（2）经SO2漂白过的品红溶液加热后可恢复红色，SO3也能漂白品红。对B装置试管进行加热，褪色的品红溶液未恢复红色，说明产物中一定含SO3，可能含SO2，答案选BC。
（3）①根据题意，绿矾分解的气态产物可能有H2O（g）、SO2、SO3和O2。检验H2O（g）用无水CuSO4；检验SO2用品红溶液；根据题给SO3的物理性质，检验SO3将气态产物冷却观察是否有晶体析出；检验O2用带火星的木条。为了防止检验其它气体时带出的H2O（g）干扰分解产物H2O（g）的检验，故先检验产物H2O（g）；由于SO3也能漂白品红，所以先检验SO3并除去SO3后检验SO2；检验SO2后用碱液吸收SO2，收集O2并检验O2；装置连接的合理顺序为AFGBDH。
②O2能使带火星的木条复燃，证明绿矾分解产物中有O2的实验操作及现象是：把H中的导管移出水面，撤走酒精灯，用拇指堵住试管口，取出试管，立即把带火星的木条伸入试管口内，木条复燃，证明试管中收集的气体是O2。
点睛：本题的难点是第（3）问中装置的连接顺序，物质检验时一般用特征方法，但需要注意其它物质的干扰，所以检验时要确定检验的顺序（如本题中先用无水CuSO4检验水蒸气等），若有干扰必须先排除干扰（如本题中SO3会干扰SO2的检验，检验SO2之前必须除去SO3）。
4．为了验证SO2的性质，某同学利用输液管设计了如下微型实验：
请回答：
(1)仪器A的名称是_________________。
(2)装置C中NaOH的作用是_________________。
(3)下列说法正确的是_________________。
A．装置l、3、4中溶液均褪色，可证明SO2具有漂白性
B．装置2中石蕊试液只变红不褪色，证明SO2是一种酸性氧化物
C．反应结束后，可由a导管向装置中加水，将气体赶出后再拆装置
D．在a导管处用向下排空气法收集SO2
【答案】分液漏斗吸收多余的SO2， 防止污染空气BC
点睛：本题考查实验方案设计的评价，难点是SO2的漂白性和还原性，SO2使品红溶液褪色，证明SO2的漂白性，SO2使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色，证明SO2的还原性，与溴水反应的离子反应方程式：SO2＋Br2＋2H2O=4H＋＋SO42－＋2Br－；实验设计时，应注意尾气的处理。
5．为了验证干燥的氯气无漂白性，湿润的氯气具有漂白性，某同学设计实验如下图。其中B、C、D、E、F分别盛有饱和食盐水、浓硫酸。干燥红色布条、浓硫酸、湿润红色布条。
请回答：
（1）E中浓硫酸的作用____________。
（2）将F中的湿润布条换成卷曲的细铜丝，并用酒精灯加热，可看到的现象是_____________。
（3）若用装置A制取2.24L（标况）氯气，消耗10mol/L浓盐酸的体积明显大于40mL，造成该结果的可能原因有______________。
A．浓盐酸的挥发 B．随反应进行盐酸浓度下降
C．加热时火力不够猛 D．MnO2固体过量
【答案】 防止F中的水蒸气进入D中 铜丝剧烈燃烧，产生棕黄色的烟 AB
【解析】本题考查实验方案设计与评价，氯气的实验室制法、性质等知识。根据装置图结合B、C、D、E、F中加入的药品分析。A为实验室制取氯气，B、C为除杂、干燥装置，D、E、F为验证性质装置，G为尾气吸收装置。
（1）根据装置图和所加药品可知，D用于验证干燥的氯气无漂白性，F用于验证湿润的氯气具有漂白性，则E中浓硫酸的作用是防止F中的水蒸气进入D中。
（2）氯气能与铜发生反应生成氯化铜，则F中可看到的现象是铜丝剧烈燃烧，产生棕黄色的烟。
点睛：本题考查实验方案设计与评价，氯气的实验室制法、性质等知识。根据装置图可知，A为实验室制氯气，B中盛有饱和食盐水，目的是除去氯气中的HCl，C中盛有浓硫酸，目的是干燥氯气，D用于验证干燥的氯气无漂白性，E用于防止F中的水蒸气进入D中，F用于验证湿润的氯气具有漂白性，氯气有毒，G为尾气吸收装置。

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