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阶段滚动测试(二) 元素化合物和物质结构
测试时间:90分钟 满分:100分
第Ⅰ卷(选择题,共50分)
一、选择题(本大题共25小题,每小题2分,共50分。每小题只有一个选项符合要求)
1.[2016·江苏高考]下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是( )
A.SO2具有氧化性,可用于漂白纸浆
B.NH4HCO3受热易分解,可用作氮肥
C.Fe2(SO4)3易溶于水,可用作净水剂
D.Al2O3熔点高,可用作耐高温材料
答案 D
解析 A项,SO2具有漂白性,可以用于漂白纸浆,无对应关系,错误;B项,NH4HCO3中含有N元素,可用作氮肥,无对应关系,错误;C项,Fe3+水解生成的Fe(OH)3胶体具有吸附作用,可用于净水,无对应关系,错误;D项,Al2O3的熔点高,可用作耐高温材料,正确。
2.[2016·开封一模]下列化工生产不涉及氧化还原反应的是( )
A.工业合成氨 B.侯氏制碱
C.工业制漂白粉 D.工业冶炼钠
答案 B
解析 侯氏制碱法原理:NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑,均发生非氧化还原反应,故选B。
3.[2016·郑州二模]X、Y、Z、W分别为短周期主族元素,原子序数依次增大,Y、Z两种元素在同周期中相邻,且四种元素分布在所有短周期中。四种元素原子最外层电子数之和为16,且W为金属元素。下列有关叙述正确的是( )
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A.单质沸点:XZ
D.四种元素只能形成两种离子化合物
答案 A
解析 X、Y、Z、W分别为短周期主族元素,原子序数依次增大,Y、Z两种元素在同周期中相邻,且四种元素分布在三个短周期中,则X为H,Y、Z位于第二周期,W位于第三周期。设Y、W最外层电子数分别为y、w,则Z的最外层电子数为y+1,故1+y+(y+1)+w=16,即2y+w=14,其中w只能取偶数,若w=2,则y=6,Y、Z、W分别为O、F、Mg;若w=4,则y=5,Y、Z、W分别为N、O、Si;若w=6,则y=4,Y、Z、W分别为C、N、S。因为W为金属元素,所以Y、Z、W只能是O、F、Mg。H2、O2、F2均为双原子气体分子,相对分子质量越大,沸点越高,而Mg为固体,沸点比气体的高,A项正确;非金属性:F>O,故稳定性:HF>H2O,B项错误;O2-、F-、Mg2+核外电子数相等,核电荷数越小,离子半径越大,即离子半径:O2->F->Mg2+,C项错误;Mg(OH)2、MgO、MgF2均为离子化合物,D项错误。
4.[2016·江西联考]现有一固体混合物由两种物质组成,为了检测其成分进行了如下实验:
①取少量样品加入足量的水得到无色溶液 ②向溶液中加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成,再加足量的稀盐酸,白色沉淀部分溶解并有气泡产生,将产生的气体通入澄清石灰水中,石灰水变浑浊。
该固体混合物可能的组成为( )
A.FeCl3、MgSO4 B.Na2CO3、Na2SO4
C.CaCl2、K2SO4 D.K2CO3、Na2SO3
答案 B
解析 FeCl3溶液为黄色,而实验①得到无色溶液,A项错误;实验②
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中白色沉淀部分溶解并有气泡产生,将产生的气体通入澄清石灰水中,石灰水变浑浊,若气体为二氧化碳,则原固体可为Na2CO3、Na2SO4,B项正确;若为CaCl2、K2SO4,溶于水有CaSO4沉淀生成,C项错误;若为K2CO3、Na2SO3,向溶液中加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成,再加足量的稀盐酸,白色沉淀全部溶解,D项错误。
5.[2016·全国卷Ⅲ]化学在生活中有着广泛的应用,下列对应关系错误的是( )
化学性质
实际应用
A
Al2(SO4)3和小苏打反应
泡沫灭火器灭火
B
铁比铜金属性强
FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板
C
次氯酸盐具有氧化性
漂白粉漂白织物
D
HF与SiO2反应
氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记
答案 B
解析 Al2(SO4)3溶液与NaHCO3溶液发生双水解反应生成CO2、Al(OH)3,这就是泡沫灭火器产生CO2的原理,A项正确;FeCl3腐蚀Cu,是由于Fe3+的氧化性强于Cu2+,故Fe3+能将Cu氧化为Cu2+,自身被还原为Fe2+,B项错误;HClO因具有强氧化性而具有漂白性,漂白粉中的Ca(ClO)2与空气中的H2O、CO2反应生成HClO而漂白织物,C项正确;SiO2与HF发生反应:SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O,玻璃器皿的主要成分为SiO2,所以氢氟酸能在玻璃器皿上刻蚀标记,D项正确。
6.[2016·树德中学月考]已知A、B为单质,C为化合物。
A+BC A+B
①若C溶于水后得到强碱溶液,则A可能是Na ②若C的溶液遇Na2CO3放出CO2,则A可能是H2 ③若C的溶液中滴加过量NaOH溶液,先出现浑浊后澄清,则B可能是Al ④若C的溶液中滴加NaOH溶液有蓝色沉淀生成,则B可能为Cu
能实现上述转化关系的是( )
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A.①② B.②④ C.①③ D.③④
答案 B
解析 若A为Na,C溶于水生成强碱溶液,则B为O2,C为Na2O2,Na2O2溶于水后生成NaOH溶液,用惰性电极电解NaOH溶液得到的是H2和O2,①错;若A为H2,C的溶液遇Na2CO3放出CO2气体,则C为HCl,B为Cl2,惰性电极电解盐酸可得到H2和Cl2,②正确;若B为Al,C的溶液中滴加过量NaOH溶液,先出现浑浊后澄清,则C为AlCl3,A为Cl2,用惰性电极电解AlCl3溶液得到的是Cl2和H2,③错;若B为Cu,A为Cl2,则C为CuCl2,C的溶液中滴加NaOH溶液有蓝色沉淀生成,且用惰性电极电解CuCl2溶液可得到Cu和Cl2,④正确。
7.[2016·浙江高考]短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X原子核外最外层电子数是其电子层数的2倍,X、Y的核电荷数之比为3∶4。W-的最外层为8电子结构。金属单质Z在空气中燃烧生成的化合物可与水发生氧化还原反应。下列说法正确的是( )
A.X与Y能形成多种化合物,一般条件下都能与Z的最高价氧化物的水化物发生反应
B.原子半径大小:XW
C.化合物Z2Y和ZWY3都只存在离子键
D.Y、W的某些单质或两元素之间形成的某些化合物可作水的消毒剂
答案 D
解析 结合四种元素的原子序数依次增大及X原子核外最外层电子数是其电子层数的2倍,可知X为碳元素;X、Y的核电荷数之比为3∶4,则Y为氧元素;金属单质Z在空气中燃烧生成的化合物可与水发生氧化还原反应,则Z为钠元素;又因W-的最外层为8电子结构,结合四种元素原子序数依次增大,故W为氯元素。A项,碳和氧形成的化合物主要为CO、CO2
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,其中CO不能与氢氧化钠反应,错误;B项,原子半径:C>O,Na>Cl,错误;C项,化合物Na2O中只存在离子键,而化合物NaClO3中存在离子键和共价键,错误;D项,O3、Cl2、ClO2等均可用作水的消毒剂,正确。
8.[2016·浙江名校联考]取一定质量的Cu、Cu2O、CuO的固体混合物,将其分成两等份。其中一份通入足量的氢气充分反应后固体质量为25.6 g,另一份加入500 mL稀硝酸中固体恰好完全溶解并产生标准状况下的NO气体4.48 L。已知Cu2O+2H+===Cu+Cu2++H2O。则稀硝酸的浓度为 ( )
A.2 mol/L B.1.6 mol/L
C.0.8 mol/L D.0.4 mol/L
答案 A
解析 25.6 g Cu的物质的量为0.4 mol,故生成Cu(NO3)2所消耗的HNO3的物质的量为0.8 mol,又标况下4.48 L NO气体的物质的量为0.2 mol,生成NO所消耗的HNO3的物质的量为0.2 mol,故共消耗HNO3的物质的量为0.8 mol+0.2 mol=1 mol,所以c(HNO3)=1 mol÷0.5 L =2 mol/L。
9.[2016·湖北联考]食品、大气、工业尾气中的SO2均需严格检测或转化吸收,下列有关SO2的检测或吸收方法正确的是 ( )
A.滴定法:用酸性KMnO4溶液滴定葡萄酒试样以测定葡萄酒中SO2的浓度
B.沉淀法:用Ba(OH)2溶液沉淀SO2,然后将沉淀在空气中洗涤、过滤、干燥、称重以测定大气中SO2的浓度
C.氨酸法:用氨水吸收尾气中的SO2后再将吸收液与硫酸反应,将富集后的SO2循环使用
D.石灰—石膏法:常温下用石灰石吸收尾气中的SO2得到CaSO3,再经氧化,所得物质可用于生产石膏
答案 C
解析 酸性高锰酸钾溶液既能与SO2
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发生反应,也能与乙醇发生反应,A项错误;亚硫酸钡能被空气中的氧气氧化成硫酸钡,B项错误;氨水吸收二氧化硫生成亚硫酸铵或亚硫酸氢铵,亚硫酸铵或亚硫酸氢铵与硫酸反应生成二氧化硫,富集后的二氧化硫可循环使用,C项正确;常温下石灰石与二氧化硫不反应,D项错误。
10.[2016·廊坊统考]将足量的SO3不断加入KOH、Ba(OH)2、KAlO2三种物质的混合溶液中,如图所示生成沉淀与加入SO3的物质的量的关系相符的图象是 ( )
答案 D
解析 将SO3逐渐加入混合溶液中,SO3+H2O===H2SO4,生成的H2SO4电离出SO和H+,首先同时发生反应H++OH-===H2O和Ba2++SO===BaSO4↓,故一开始有沉淀生成;当Ba2+消耗尽时只发生反应H++OH-===H2O,此时没有沉淀生成;当OH-消耗尽时,发生反应H++AlO+H2O===Al(OH)3↓,此时又有沉淀生成;当AlO消耗尽时,发生反应Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O,Al(OH)3沉淀溶解,但生成的BaSO4沉淀不能溶解,故最后还有沉淀剩余。综上所述,只有D项符合题意。
11.[2016·北京东城期末]下列实验不能达到目的的是( )
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A.向Na2SiO3溶液中滴加酚酞,溶液变红,证明Na2SiO3发生了水解反应
B.向HClO溶液中通入SO2,生成H2SO4,证明H2SO4的酸性比HClO强
C.将铝箔在酒精灯火焰上加热,铝箔熔化但不滴落,证明氧化铝熔点高于铝
D.将饱和氯水滴到蓝色石蕊试纸上,试纸先变红后褪色,证明氯水有漂白性
答案 B
解析 向Na2SiO3溶液中滴加酚酞,溶液变红,说明溶液呈碱性,证明Na2SiO3发生了水解反应,A项正确;HClO具有氧化性,通入SO2,生成H2SO4,发生的是氧化还原反应,证明HClO的氧化性强于H2SO4,B项错误;铝箔熔化但不滴落,说明氧化铝未熔化而铝已熔化,氧化铝的熔点高于铝,C项正确;试纸褪色说明氯水有漂白性,D项正确。
12.[2016·河北普通高中监测]向含Fe2+、I-、Br-的溶液中通入过量的氯气,溶液中四种粒子的物质的量变化如图所示,已知b-a=5,线段Ⅳ表示一种含氧酸,且Ⅰ和Ⅳ表示的物质中含有相同的元素。下列说法正确的是 ( )
A.线段Ⅱ表示Br-的变化情况
B.原溶液中n(FeI2)∶n(FeBr2)=3∶1
C.根据图象无法计算a的值
D.线段Ⅳ表示IO的变化情况
答案 D
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解析 向含Fe2+、I-、Br-的溶液中通入过量的氯气,依据还原性:I->Fe2+>Br-可知,I-、Fe2+、Br-依次被氧化,则Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别代表I-、Fe2+、Br-的变化情况,A项错误;根据图象横坐标,可以计算出n(I-)=2 mol,n(Fe2+)=4 mol,根据电荷守恒可知n(Br-)=6 mol,Br-消耗3 mol氯气,则a=6,原溶液中n(FeI2)∶n(FeBr2)=1∶3,B、C项错误;已知b-a=5,说明在a~b段参与反应的I2与Cl2的物质的量之比为1∶5,线段Ⅳ表示IO的变化情况,D项正确。
13.[2016·广东七校联考]下列表达正确的是( )
A.HClO的电子式为H
B.H2S的电子式可表示为H+[]H+
C.用电子式表示Na2O的形成过程为2Na+ ―→2Na+[]2-
D.MgCl2的电子式为[]-Mg2+[]-
答案 D
解析 HClO的电子式应为H,A项错误;H2S为共价化合物,电子式应为HH,B项错误;C中两个钠离子不能合并,正确的表达方法为Na+ +Na―→Na+[]2-Na+,C项错误。
14.[2016·山西一模]下列关于化学键的说法中正确的是 ( )
A.两个原子或多个原子之间的相互作用叫做共价键
B.阴、阳离子间通过静电引力而形成的化学键叫做离子键
C.只有金属元素和非金属元素化合时才能形成离子键
D.大多数的盐、碱和低价金属氧化物中含有离子键
答案 D
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解析 共价键是原子间通过共用电子对所形成的相互作用,A项不正确;离子键是阴、阳离子间通过静电作用而形成的,是吸引力和排斥力的平衡,B项错误;离子键的形成必须有阴、阳离子,但并不一定是含有金属阳离子,例如铵根阳离子同样可以形成铵盐,C项错误。
15.[2016·日照调研]下列物质性质比较中,不正确的是( )
A.溶解度:Mg(HCO3)2>MgCO3>Mg(OH)2
B.酸性:HNO3>H2CO3>H4SiO4
C.还原性:KI>Na2S>FeCl2
D.沸点:NH3>AsH3>PH3
答案 C
解析 根据S2-+I2===S↓+2I-知,硫化钠的还原性比碘化钾的强,故选C。
16.[2016·河南适应性测试]已知纯净物X、Y、Z、W的转化关系如图所示,下列判断不正确的是( )
A.若W为强碱,则X可能是Na
B.若W是弱酸,则X可能是C
C.若X为氢化物,则W可能是强酸
D.若X为金属单质,则W可能是盐
答案 D
解析 Na与氧气反应生成Na2O,继续与氧气反应生成Na2O2,Na2O2溶于水生成NaOH,A项正确;C与氧气反应生成CO,CO与氧气反应生成CO2,CO2溶于水生成弱酸H2CO3,B项正确;X为H2S时,H2S燃烧生成SO2,SO2继续被氧化生成SO3,SO3与水反应生成强酸H2SO4,C项正确;金属单质与氧气反应生成金属氧化物,金属氧化物溶于水生成碱,不可能生成盐,D项错误。
17.[2016·武汉调研]短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,分别可以形成简单离子W2-、X+、Y3+、Z2-
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,下列判断错误的是( )
A.W和Z在同一主族
B.Y3+、Z2-两种离子都能促进水的电离
C.X元素的单质能跟水剧烈反应
D.W元素能形成两种氢化物,分子中含有类型完全相同的化学键
答案 D
解析 根据题意可以推出W为O,X为Na,Y为Al,Z为S。O、S位于第ⅥA族,A项正确;Al3+、S2-均能发生水解,促进水的电离,B项正确;Na能与水剧烈反应,C项正确;O的氢化物有H2O、H2O2两种,H2O只含极性共价键,而H2O2含极性共价键和非极性共价键,D项错误。
18.[2016·南昌调研]X、Y、Z、W、R是原子序数依次增大的五种短周期元素,化合物XZ、Y2W能破坏水的电离平衡,XR能抑制水的电离,则Y元素为( )
A.Li B.F C.Na D.S
答案 A
解析 本题根据原子序数递增、化合物组成形式进行推断。XR能抑制水的电离,说明XR为酸,可推出X为H,XR形式的酸有HF和HCl,根据原子序数大小关系可推出Z为F,R为Cl,再根据原子序数和Y2W的形式可推出Y2W为硫化锂,即Y为Li,W为S。
19.[2016·东北三校二模]下列实验操作不能达到实验目的的是( )
选项
实验操作
实验目的
A
Cl2、Br2分别与H2反应
比较氯、溴的非金属性强弱
B
MgCl2、AlCl3溶液中分别通入NH3
比较镁、铝的金属性强弱
C
测定相同物质的量浓度的NaHCO3
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、NaNO3两溶液的pH
比较碳、氮的非金属性强弱
D
Fe、Cu分别与盐酸反应
比较铁、铜的金属性强弱
答案 B
解析 Cl2、Br2分别与H2反应,根据反应条件的难易即可判断出氯、溴的非金属性强弱,A项能达到实验目的;MgCl2、AlCl3溶液中分别通入氨气,两溶液中都生成白色沉淀,无法比较镁、铝的金属性强弱,B项不能达到实验目的;测定相同物质的量浓度的NaHCO3、NaNO3两溶液的pH,根据pH的数据可判断出H2CO3是弱酸,HNO3是强酸,从而判断出碳、氮的非金属性强弱,C项能达到实验目的;Fe与盐酸反应,Cu与盐酸不反应,从而可判断出Fe、Cu的金属性强弱,D项能达到实验目的。
20.[2016·济南调研]有A、B、C、D、E五瓶不同物质的溶液,它们各是NH4NO3、Al2(SO4)3、K2CO3、Ba(OH)2、NH4HCO3溶液中的一种。为了鉴别它们,各取少量溶液进行两两混合(必要时可微热),实验结果如下表所示。表中“↓”表示生成沉淀,“↑”表示生成气体,“-”表示观察不到明显现象,“↓↑”表示同时生成沉淀和气体,空白表示实验未做。试推断其中A是( )
A.Al2(SO4)3 B.K2CO3
C.Ba(OH)2 D.NH4HCO3
答案 C
解析
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由表中信息可知,A能与B、C、D三种物质反应生成沉淀,与B、E反应生成气体,由此推出A是Ba(OH)2。
21.[2016·太原一模]X、Y、Z、M、W为五种短周期元素,X、Y、Z是原子序数依次增大的同周期元素,且最外层电子数之和为15,X与Z可形成XZ2分子;Y与M形成的气态化合物在标准状况下的密度为0.76 g·L-1;W的质子数是X、Y、Z、M四种元素质子数之和的1/2。下列说法正确的是( )
A.原子半径:W>Z>Y>X>M
B.常见气态氢化物的稳定性:XN>O>H,A项错误;非金属性:CH2S,由于H2O分子间能形成氢键,故熔沸点:H2O>H2S,B项正确;非金属性:S>C>Si,故最高价氧化物对应水化物的酸性:H2SO4>H2CO3>H2SiO3,C项正确;SO2、CO2均不能与BaCl2溶液反应,不会有白色沉淀生成,D项错误。
第Ⅱ卷(非选择题,共50分)
二、非选择题(本大题共4小题,共50分)
26.[2016·河北质量监测](12分)W是由A、B两种元素组成的AB2型化合物。
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(1)若W和焦炭在高温下发生反应,所制得的半导体材料应用广泛。则W为________(填化学式)。
(2)若取两支试管分别加入少量W溶液,往一支试管中滴入KSCN溶液,无明显现象。往另一支试管中加入足量氯水,再加入适量CCl4,振荡,静置,下层溶液呈紫红色;往上层溶液中滴入KSCN溶液,溶液呈红色。
①W溶液中所含金属阳离子为________。
②上述实验中,W与足量氯水反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)若W是离子化合物,其阴、阳离子均含18个电子,且阴、阳离子个数比为1∶1。
①阴离子的电子式为________。
②1 mol W与足量水充分反应,转移电子的物质的量为________mol。
答案 (1)SiO2(2分)
(2)①Fe2+(2分)
②3Cl2+4I-+2Fe2+===2I2+6Cl-+2Fe3+(4分)
(3)①[]2-(2分)
②1(2分)
解析 (1)焦炭和SiO2反应生成单质硅。
(2)①根据题中信息知W为FeI2,故W溶液中所含金属阳离子为Fe2+。②FeI2与足量氯水反应时,Fe2+、I-均被氧化,离子方程式为3Cl2+4I-+2Fe2+===2I2+6Cl-+2Fe3+。
(3)①W为CaO2,阴离子为O,O的电子式为[]2-。②CaO2与水反应的化学方程式为2CaO2+2H2O===2Ca(OH)2+O2↑,CaO2既是氧化剂又是还原剂,1 mol CaO2参与反应时转移1 mol电子。
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27.[2016·北京高考](14分)以Na2SO3溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象,探究盐的性质和盐溶液间反应的多样性。
(1)经检验,现象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3。用离子方程式解释现象Ⅰ:__________________________。
(2)经检验,现象Ⅱ的棕黄色沉淀中不含SO,含有Cu+、Cu2+和SO。
已知:Cu+Cu+Cu2+,Cu2+CuI↓(白色)+I2。
①用稀H2SO4证实沉淀中含有Cu+的实验现象是____________________。
②通过下列实验证实,沉淀中含有Cu2+和SO。
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a.白色沉淀A是BaSO4,试剂1是________________________________________________________________________。
b.证实沉淀中含有Cu2+和SO的理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)已知:Al2(SO3)3在水溶液中不存在。经检验,现象Ⅲ的白色沉淀中无SO,该白色沉淀既能溶于强酸,又能溶于强碱,还可使酸性KMnO4溶液褪色。
①推测沉淀中含有亚硫酸根和________。
②对于沉淀中亚硫酸根的存在形式提出两种假设:ⅰ.被Al(OH)3所吸附;ⅱ.存在于铝的碱式盐中。对假设ⅱ设计了对比试验,证实了假设ⅱ成立。
a.将对比实验方案补充完整。
步骤一:
步骤二:__________________________________(按如图形式呈现)。
b.假设ⅱ成立的实验证据是_______________________ _________________________________________________。
(4)根据实验,亚硫酸盐的性质有_____________________________。盐溶液间反应的多样性与__________________________有关。
答案 (1)2Ag++SO===Ag2SO3↓(1分)
(2)①析出红色固体(1分)
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②a.HCl和BaCl2溶液(1分) b.在I-的作用下,Cu2+转化为白色沉淀CuI,SO转化为SO(2分)
(3)①Al3+、OH-(1分)
②a.
(2分)
b.V1明显大于V2(2分)
(4)亚硫酸盐的溶解性、氧化还原性、在水溶液中的酸碱性(2分) 两种盐溶液中阴、阳离子的性质和反应条件(2分)
解析 (1)饱和溶液中的Ag+与Na2SO3反应会生成更难溶的Ag2SO3。
(2)①根据现象Ⅱ和已知信息知,取少量洗涤干净的棕黄色沉淀,滴加稀硫酸,若有红色固体析出,则证明有Cu+。②a.根据沉淀A是BaSO4,知加入的试剂1含Ba2+,可以选用盐酸酸化的BaCl2溶液。b.由白色沉淀A为BaSO4可知原沉淀中的SO被氧化为SO,则加入KI时反应生成了I2,说明原沉淀中有Cu2+,即加入KI时Cu2+与I-反应生成白色沉淀CuI和I2,I2又与SO反应生成SO与I-,所以加入淀粉无明显现象。
(3)①根据题意知,现象Ⅲ的白色沉淀中无SO,该白色沉淀既能溶于强酸,又能溶于强碱,还可使酸性KMnO4溶液褪色,推测沉淀中含有亚硫酸根、Al3+和OH-。②与Al(OH)3相比,铝的碱式盐中每个铝离子所对应的氢氧根离子不足3个,因此可设计定量实验,记录数据V1,设计对比实验,记录数据V2,对比V1与V2即可得出结论。
(4)I2被还原,酸性KMnO4溶液褪色,均显示了亚硫酸盐的还原性,亚硫酸盐与Al3+
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发生双水解反应生成氢氧化铝,证明了亚硫酸盐在水溶液中水解而体现了酸碱性,根据实验流程及现象可知,盐溶液间反应的多样性和盐的性质及反应条件有关。
28.[2016·河北五校联考](12分)钴(Co)及其化合物在工业生产中有着广泛的应用。
(1)金属钴(Co)与铁具有相似的化学性质。钴可形成化合价为+2和+3的两种氧化物,其化学式分别是________、________。
(2)一种含有铝、锂、钴的电子废料中,铝以铝箔的形式存在,钴以Co3O4的形式存在(吸附在铝箔的单面或双面),锂混杂于其中。从该废料中回收Co3O4的工艺流程如下:
①过程Ⅰ所得的A溶液中含铝元素的微粒是________(填化学式)。
②过程Ⅱ中的浸出剂为稀硫酸和Na2S2O3,稀硫酸的作用是溶解钴氧化物,Na2S2O3的作用是____________________ ____________________________________________________。
③过程Ⅴ是在空气中煅烧CoCO3生成Co3O4,该反应的化学方程式为_______________________________________________________ _________________。
④取煅烧过程某时刻的氧化物(其中Co的化合价为+2、+3),用250 mL 5 mol/L盐酸恰好完全溶解该固体,得到CoCl2溶液和2.8 L(标准状况)黄绿色气体。试确定该钴氧化物中Co、O的原子个数比为________。
(3)钴酸锂(LiCoO2)电池常用于电动汽车中,其负极为金属锂和碳的复合材料(碳作为锂单质的载体),正极为钴酸锂,电解质为一种能传导Li+的高分子材料,隔膜只允许Li+
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通过,该电池反应式为LixC6+Li1-xCoO2C6+LiCoO2。放电时,Li+向________(填“正”或“负”)极移动,负极反应方程式为____________________;充电时,电池的正极作________(填“阴”或“阳”)极,该电极反应方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案 (除标明外,每空2分)
(1)CoO(1分) Co2O3(1分)
(2)①AlO(1分)
②将+3价的钴还原为+2价的钴(1分)
③6CoCO3+O22Co3O4+6CO2(条件可以是加热等,1分)
④4∶5
(3)正(1分) LixC6-xe-===C6+xLi+ 阳(1分)
LiCoO2-xe-===Li1-xCoO2+xLi+(1分)
解析 (1)根据化合物中化合价代数和为0,可写出钴的+2、+3价氧化物分别为CoO、Co2O3。
(2)①废料中含有铝单质,与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠,因此溶液A中含铝元素的微粒是AlO。
②根据流程图中的信息可知,操作Ⅱ后钴变为+2价,而废料中钴为+2价、+3价,因此加入Na2S2O3是将+3价的钴还原为+2价的钴。
③由题给反应物和生成物可写出该反应方程式为6CoCO3+O22Co3O4+6CO2。
④2.8 L氯气的物质的量为0.125 mol,因此CoCl2中氯离子的物质的量为1.25 mol-0.125 mol×2=1 mol,因此氧化物中Co的物质的量为0.5 mol;盐酸的物质的量为1.25
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mol,盐酸中的氢全部生成水,生成的水中的氧原子全部来源于氧化钴,因此氧化钴中氧原子的物质的量为0.625 mol,因此N(Co)∶N(O)=4∶5。
(3)根据原电池工作原理,放电时阳离子向正极移动,负极失电子,因此负极反应方程式为LixC6-xe-===C6+xLi+;充电时,电池的正极失电子,因此正极作阳极,该极的反应方程式为LiCoO2-xe-===Li1-xCoO2+xLi+。
29.[2016·云南七校联考](12分)C、O、Na、Al、Si、S、Cl是常见的几种元素。请回答下列问题:
(1)C在元素周期表中的位置为________________,C元素的一种同位素可以测定文物年代,这种同位素的符号为________。
(2)用“大于”“小于”或“等于”填空。
①离子半径
②酸性
③得电子能力
O2-____Al3+
H2SO4____HClO4
35Cl____37Cl
(3)在C、O、Si、S、Cl元素形成的简单氢化物中,稳定性最差的简单氢化物的电子式为________________。
(4)利用如图所示装置可验证同主族元素非金属性的变化规律。
①仪器B的名称为________,干燥管D的作用是________。
②若要证明非金属性:Cl>I,则A中加浓盐酸,B中加KMnO4(KMnO4与浓盐酸常温下反应生成Cl2
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),C中加淀粉KI混合溶液,观察到C中溶液________________(填现象),即可证明。从环境保护的观点考虑,此装置缺少尾气处理装置,请用离子方程式表示尾气处理原理:____________________________________________。
③若要证明非金属性:C>Si,则在A中加盐酸、B中加CaCO3、C中加Na2SiO3溶液,有同学认为观察到C中溶液________________(填现象),即可证明,但有的同学认为盐酸具有挥发性,可进入C中干扰实验,应在两装置间添加装有________________溶液的洗气瓶。
答案 (1)第二周期第ⅣA族(1分) 14C(1分)
(2)①大于(1分) ②小于(1分) ③等于(1分)
(3) (1分)
(4)①锥形瓶(1分) 防倒吸(1分) ②变蓝(1分) Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O(1分) ③有白色沉淀生成(1分) 饱和NaHCO3(1分)
解析 (1)C的原子序数为6,位于元素周期表中第二周期第ⅣA族。C元素具有多种核素,其中14C可用于测定文物年代。
(2)①由于O2-、Al3+具有相同的电子层结构,原子序数越小,离子半径越大,所以O2-的半径大于Al3+的半径。②Cl的非金属性大于S的非金属性,所以H2SO4的酸性小于HClO4的酸性。③35Cl和37Cl互为同位素,其核外电子排布相同,得电子能力也相同。
(3)在CH4、H2O、SiH4、H2S、HCl中,SiH4的稳定性最差,SiH4的电子式为。
(4)①B为锥形瓶,干燥管D起到防倒吸作用。
②本实验利用KMnO4
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与浓盐酸反应制备氯气,然后使氯气与淀粉碘化钾混合溶液反应,根据C中溶液颜色的变化来判断,Cl2能从KI中置换出I2,故氯的非金属性强于碘的非金属性。过量的氯气逸散到空气中会污染环境,可用NaOH溶液吸收:Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O。
③利用强酸制弱酸的原理比较硅和碳的非金属性强弱,制得的CO2中有杂质HCl存在,应先用饱和NaHCO3溶液除去HCl。
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