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元素及其化合物
一、选择题(本题包括7个小题，共42分)
1.吸进人体内的O2有2%转化为氧化性极强的活性氧副产物，如 等，这些活性氧能加速人体衰老，被称为“夺命杀手”。我国科学家尝试用含硒化合物Na2SeO3消除人体内的活性氧，在消除活性氧时，Na2SeO3的作用是
A.还原剂 B.氧化剂
C.既是氧化剂，又是还原剂 D.以上均不是
解析：硫、硒同属于氧族元素，在结构和性质上有很大的相似性；SeO中Se元素呈+4价，与SO中的硫元素一样，既有氧化性又有还原性，与活性氧原子作用时显还原性，作还原剂。
答案：A
2.最近，美国Lawrece Lirermore国家实验室(LLNL)的L.Lota.C.S.Yoo和H.eynn成功地在高压下将CO2转化为具有类似SiO2结构的原子晶体，下列关于CO2的原子晶体说法正确的是
A.CO2的原子晶体和分子晶体互为同素异形体
B.在CO2的原子晶体中，每一个C原子周围结合4个O原子，每一个O原子跟两个C原子相结合
C.CO2的原子晶体和CO2的分子晶体具有相同的物理性质
D.在一定条件下，CO2原子晶体转化为分子晶体是物理变化
解析：CO2的分子晶体和原子晶体是同一物质的两种不同的晶体类型，不是单质，也就不是同素异形体，晶体类型不同，粒子间的作用力不同，物理性质不同。晶体类型间的转化，存在着旧键的断裂与新键的形成，为化学变化。CO2原子晶体与SiO2结构相似，各原子结合方式相似。
答案：B
3.检查钢质设备完好性的方法之一是在被怀疑有裂纹处涂上10%的盐酸，过一段时间，如观察到有粗线裂纹，表明该部分原先确有裂纹，产生粗线裂纹的原因是
A.裂纹处尘埃多，起催化作用
B.裂纹里面含水分
C.裂纹处铁的表面积大，反应快
D.原裂纹处的Fe2O3与盐酸反应，生成可溶的FeCl3
解析：有粗线裂纹出现，表明该处的反应比其他地方快，即该处应有不同于Fe的性质的物质存在，该物质只能是Fe2O3或Fe(OH)3等碱性物质，故应选D。
答案：D
4.(2004年无锡模拟题)将a g Fe2O3、Al2O3样品溶解在过量的200 mL pH=1的硫酸溶液中，然后向其中加入NaOH溶液使Fe3＋、Al3＋ 刚好完全沉淀，用去NaOH溶液100 mL，则NaOH溶液的浓度为
A.0.1 mol·L－1 B.0.2 mol·L－1 C.0.4 mol·L－1 D.0.8 mol·L－1
解析：由题意可知发生反应的离子方程式分别为：Fe2O3 + 6H－==== 2Fe3＋+ 3H2O，Al2O3 + 6H－==== 2Al3＋+3H2O；3OH－ + Fe3＋==== Fe(OH)3↓，Al3＋+ 3OH－==== Al(OH)3↓，则当Fe3＋、Al3＋刚好完全沉淀时，消耗NaOH的物质的量与原来加入的H2SO4提供的氢离子的物质的量相等，所以0.2 L×0.1 mol·L－1 =0.1 L×c(NaOH)，c(NaOH)=0.2 mol·L－1。
答案：B
5.下列各组物质相互反应时，能产生可燃性气体的是
①炭块投入热的浓硝酸中 ②铁丝投入稀硫酸中 ③过氧化钠投入水中 ④电石投入食盐水中
A.①③ B.②③④ C.①④ D.②④
解析：所给各组物质发生的化学反应为：
①C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O;②Fe+H2SO4====FeSO4+H2↑;③2Na2O2+2H2O====4NaOH+O2↑;④CaC2+2H2O====Ca(OH)2+C2H2↑；显然只有H2、C2H2可燃。
答案：D
6.为了延长食品的保质期，防止食品受潮及富脂食品氧化变质，在包装袋中应放入的化学物质是
A.无水硫酸铜、蔗糖 B.硅胶、硫酸亚铁
C.食盐、硫酸亚铁 D.生石灰、食盐
解析：此题考查生活中的化学知识。防止食品受潮宜放入硅胶(或生石灰)等干燥剂，防止氧化宜放硫酸亚铁等还原剂。
答案：B
7.(2004年北京西城区模拟题)某炼金厂的废水因连降暴雨而溢出，导致河水严重污染。炼金废水中所含CN－有剧毒，其性质与卤素离子相似，还原性介于I－与Br－之间，HCN为弱酸。下列说法不正确的是
A.CN－可以和稀硫酸反应生成HCN B.CN－可被Cl2氧化成(CN)2
C.在水溶液中(CN)2可被F－还原 D.HCN的电子式为
解析：HCN为弱酸，根据强酸制弱酸规律可知，A正确；由于CN-的还原性介于I－与Br－之间，则Cl2可氧化CN－而生成(CN)2，B正确；因F－的还原性弱于CN－，故(CN)2与F－不反应，根据电子式的书写规则可知D正确。
答案：C
二、非选择题(本题包括5个小题，共58分)
8.(16分)麻醉剂的发现和使用，是人类历史上了不起的一项成就，它可使患者在接受治疗时感觉不到疼痛。
(1)“笑气”(N2O)是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一。有关理论认为N2O与CO2具有相似的结构(包括电子式)；已知N2O分子中氧原子只与一个氮原子相连，则N2O的电子式可表示为________，其空间构型是________型，由此可见它是________分子(填“极性”或“非极性”)。
(2)另一种常用麻醉剂氯仿，常因保存不慎而被氧化，产生剧毒物光气(COCl2)：2CHCl3+O2 2HCl+2COCl2，为防止中毒事故，使用前可用于检验氯仿是否变质的试剂是______。
A.酚酞试液 B.淀粉碘化钾溶液
C.NaOH溶液 D.硝酸银稀溶液
(3)作为麻醉剂，氙气在医学上备受重视，氙能溶于细胞质的油脂里，引起细胞的麻醉和膨胀，从而使神经末梢作用暂时停止，人们曾使用体积分数为80%的氙气和20%的氧气组成混合气体，作为无副作用的麻醉剂。
①氙在元素周期表中位于第________周期，________族，它的原子序数为________。
②稀有气体氙的化学性质不活泼，但它在一定条件下可与其他物质反应生成化合物。现取1 mol氙气和3.5 mol氟气放于密闭容器中，在一定条件下使反应完毕，剩余1.5 mol氟气，同时有1 mol白色固体生成，此白色固体的化学式为________。
解析：(1)由于N 2O分子中氧原子只与一个氮原子相连，故另一个氮原子只能与已跟氧原子相连的氮相连，其电子式为： ； 又N2O的结构与CO2相似，所以N2O为直线型分子
(2)由氧化产物HCl知应选AgNO3溶液作检验试剂。
(3)实际参加反应的F2为：3.5 mol－1.5 mol=2 mol；依题意有：Xe+2F2====XemFn；根据Xe、F原子个数守恒得：m=1，n=4，所以白色固体的化学式为XeF4。
答案：(1) (2分) 直线(2分) 极性(2分) (2)D(2分) (3)①五(2分) 零(2分) 54(2分) ②XeF4(2分)
9.(8分)化学工业在江苏省的经济中占有极其重要的地位，该省是国内最早的硫酸生产基地之一。
(1)硫酸生产中，根据化学平衡原理来确定的条件或措施有______(填序号)。
A.矿石加入沸腾炉之前先粉碎
B.使用V2O5作催化剂
C.接触室中不使用很高的温度
D.净化后炉气中要有过量的空气
E.接触氧化在常压下进行
F.吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收SO3
(2)若实验室在537℃、1.01×105 Pa和催化剂存在的条件下，向某密闭容器中充入1 mol SO2和0.5 mol O2，此时体积为100 L，在温度和压强不变条件下反应达到平衡时，SO3体积分数为0.91。若保持温度和压强不变，充入1 mol SO3，则平衡时SO2体积分数为______；若保持温度和体积不变，充入a mol SO2和b mol O2，且a∶b=2∶1，反应达到平衡时SO3体积分数仍为0.91，则a =______。
(3)硫酸工业的尾气中含有少量的SO2，常用氨水吸收后再加硫酸，回收SO2的同时得到化肥硫酸铵，硫酸铵溶液中各离子物质的量浓度由大到小的顺序为_______________。
解析：(1)将矿石粉碎和使用催化剂都只与化学反应速率有关，而与化学平衡无关；在接触室中发生的反应是一个气体总体积缩小的放热反应2SO2+O2 2SO3；ΔH＜0。从平衡移动的角度来看，应采用较低温度和较高的压强，即C是根据平衡移动选择的条件，增加O2的用量可使上述平衡向正反应方向移动，提高SO2的转化率，符合化学平衡移动原理；用浓H2SO4吸收SO3与吸收速率有关，与化学平衡移动无关，答案为C、D。(2)若保持温度和压强不变，充入1 mol SO3与所给的平衡等效，平衡时SO2的体积分数为(1 －0.91)=0.06。若保持温度和体积不变，充入a mol SO2和b mol O2，a∶b=2∶1，平衡时SO3体积分数仍为0.91，则达平衡时每种物质的物质的量与所给平衡相等，设O2的转化量为x，则：
2SO2 + O2 2SO3
开始： a mol b mol
转化： 2x x 2x
平衡：a mol－2x b mol－x 2x
根据题意得：
解得：x =0.6825 mol，b=0.7275 mol，
所以a=1.455 mol。
(3)由(NH4)2SO4的组成可知c(NH)＞c(SO)；
由NH+H2O NH3·H2O+H+可知c(H+)＞c(OH－)，
所以有c(NH)＞c(SO)＞c(H+)＞c(OH－)。
答案：(1)CD(2分)
(2)0.06(或6%)(2分) 1.45(2分)
(3)c(NH)＞c(SO)＞c(H+)＞c(OH－)(2分)
10.有点难度哟！
(12分)下图是元素R的单质及其重要化合物在一定条件下相互转化的关系图(生成物中不含该元素的物质均已略去)。
已知F可用作化肥，也可用来制炸药；G可用于作防腐剂或建筑工程上的抗冻剂。据此回答以下问题：
(1)单质A必定是______(填“金属”或“非金属”)，理由是_____________。
(2)写出反应①的化学方程式________________。
并指出该反应在现代化学工业上的实际意义________________。
(3)物质B的分子空间构型为___________________________。
(4)已知反应②是氧化还原反应，其氧化产物与还原产物的质量比为______。
(5)写出反应③的离子方程式______________________________________________。
解析：(1)因为B+C A+X，X为不含R元素的另一物质，A为单质，因此A元素在B、C中应分别呈正负价，所以A为非金属。(2)由于F可用作化肥，也可用作炸药，则F为NH4NO3；由F A(单)+D，B+D F知，D为HNO3，B为NH3，A为N2；又因含氮元素的物质G可用作防腐剂和抗冻剂，则G为NaNO2；结合A C可知C为NO，E为NO2，反应①的方程式为4NH3+6NO 5N2+6H2O。该反应可用于治理NO对大气的污染。(3)氨气分子的空间构型为三角锥型。(4)反应②的化学反应方程式为5NH4NO3 4N2 +2HNO3+H2O，其中有5 mol NH3化合价升高生成N2，有3 mol HNO3化合价降低生成N2，故氧化产物与还原产物的物质的量之比为5∶3。(5)NO、NO2与碱反应的离子方程式为：NO2+NO+2OH－====2NO+H2O。
答案：(1)非金属(2分) 因为B+C A+X，X为不含R元素的另一物质，且A为单质，因此，A元素在B、C中应分别呈正、负价，所以A是非金属(2分)
(2)4NH3+6NO====5N2+6H2O(1分) 用于治理NO对大气的污染(1分)
(3)三角锥型(2分) (4)5∶3(2分)
(5)NO+NO2+2OH-====2NO+H2O(2分)
11.有点难度哟！
(12分)Ⅰ.红热的铁能与水蒸气反应，有氢气生成，现用下图所示装置进行铁在高温下与水蒸气反应的实验，并用简单的方法收集、检验生成的氢气。请回答下列问题：
(1)写出铁在高温下与水蒸气反应的化学方程式________________________________。
(2)干燥管C内盛放的药品是________或________(填化学式)。干燥管的________(m或n)端与g导管相连接。
(3)在D处画出用简单方法用试管来收集氢气的装置图(所需其他仪器自己选择)。
(4)怎样用简单的方法检验收集到的气体是氢气，简述实验操作步骤和现象________。
Ⅱ.设计简单实验说明下列物质的氧化性由强到弱：Cl2＞FeCl3＞KI，可选用的药品有：氯水、FeCl3溶液、碘水、KI溶液、NaOH溶液、稀硫酸、盐酸、KSCN溶液、碘化钾淀粉溶液、FeCl2溶液、H2O2等。所需仪器自由选择。简述实验步骤、现象、结论。
(1)________________________________________________________________。
(2)________________________________________________________________。
解析：本题以氢气的干燥、收集、检验及Cl2、FeCl3、KI等元素化合物的性质为载体，综合考查学生对实验基本操作、仪器使用的掌握程度及实验的设计能力。解答Ⅱ的关键是熟悉相关物质的性质，从众多试剂中选出适合于题目要求的试剂。
答案：Ⅰ.(1)3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 (2分)
(2)CaCl2、碱石灰、CaO n (2分)
(3)向下排空气法、导管口伸入试管底部。(2分)
(4)提示：试管口向上，用拇指堵住试管口，靠近酒精灯火焰，松开拇指，能燃烧或发出爆鸣声，说明收集的是H2(2分)
Ⅱ.(1)取FeCl2溶液少许，加入KSCN溶液，无明显现象，加氯水少许，变为血红色溶液，说明氧化性Cl2＞FeCl3(2分)
(2)取无色的碘化钾淀粉溶液，加入FeCl3溶液，变蓝色，说明氧化性FeCl3＞KI(2分)
12.(10分)(1)用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占重要位置，足见化学对现代物质文明的重要作用。例如：
①光导纤维的主要成分是_______________________；
②目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是 _________________________。
(2)氮化硅Si3N4是一种高温结构材料，粉末状态的Si3N4可以由SiCl4的蒸气和NH3反应制取。粉末状Si3N4对空气和水都不稳定。但将粉末状的Si3N4和适量氧化镁在230×1.01×105 PA和185℃的密闭容器中热处理，可以制得结构十分紧密、对空气和水都相当稳定的固体材料，同时还得到对水不稳定的Mg3N2。
①经过热处理的Si3N4，其晶体类型为_____________________；
②写出由SiCl4和NH3反应制取Si3N4的化学反应方程式_______________________；
③Si3N4和适量氧化镁在230×1.01×105 Pa和185℃的密闭容器中热处理的过程中，除生成Mg3N2外，还可能生成______物质。热处理后除去MgO和Mg3N2的方法是________。
解析：本题主要考查硅及其化合物在高科技产品中的具体应用。(1)光导纤维的主要成分为SiO2，应用于太阳能电池中光电转化的材料是半导体硅。(2)经热处理的Si3N4结构十分紧密，对空气、H2O都相当稳定，则其晶体类型为原子晶体。另SiCl4与NH3反应的产物之一为Si3N4，根据元素守恒可知另一产物为HCl，方程式为：3SiCl4+4NH3==== Si3N4+12HCl。由已知Si3N4和MgO反应的产物之一为Mg3N2，显然生成的其他物质可能为含有Si、O两种元素的SiO2，也可能为含Mg、Si、O三种元素的MgSiO3。由于Mg3N2对水不稳定，而MgO可与稀酸反应，故可利用加入稀盐酸或稀H2SO4的方法除去MgO和Mg3N2。反应为MgO+2HCl====MgCl2+H2O，Mg3N2+8HCl====3MgCl2+2NH4Cl。
答案：(1)①SiO2(1分) ②Si(1分)
(2)①原子晶体(2分) ②3SiCl4+4NH3 ==== Si3N4+12HCl(2分) ③SiO2(或MgSiO3)(2分) 加足量稀盐酸过滤(2分)
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