2021版高考化学一轮复习专题质量评估四含解析苏教版
专题质量评估(四) (专题4)
(90分钟 100分)
一、单项选择题(本大题共23小题,每小题2分,共46分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1.(2019·全国卷Ⅰ)陶瓷是火与土的结晶,是中华文明的象征之一,其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是 ( )
A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色,来自氧化铁
B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品,由黏土经高温烧结而成
C.陶瓷是应用较早的人造材料,主要化学成分是硅酸盐
D.陶瓷化学性质稳定,具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点
【解析】选A。氧化铁是红色的,俗称铁红,所以瓷器的青色不是氧化铁。
2.(2019·浙江4月学考真题)下列说法不正确的是 ( )
A.液氯可以储存在钢瓶中
B.天然气的主要成分是甲烷的水合物
C.天然石英和水晶的主要成分都是二氧化硅
D.硫元素在自然界的存在形式有硫单质、硫化物和硫酸盐等
【解析】选B。液氯就是液态的氯气,与钢瓶不反应,可以储存在钢瓶中,A项正确;天然气的主要成分是甲烷,可燃冰的主要成分是甲烷的水合物,B项错误;石英、水晶的主要成分均为二氧化硅,C项正确;硫在地壳中主要以硫化物、硫酸盐等形式存在,火山口处有硫单质,D项正确。
3.下列说法正确的是 ( )
A.Fe(OH)3胶体无色、透明,能发生丁达尔效应
B.H2、SO2、CO2三种气体都可用浓硫酸干燥
C.SiO2既能和氢氧化钠溶液反应也能和氢氟酸反应,所以是两性氧化物
D.SO2和SO3混合气体通入Ba(NO3)2溶液可得到BaSO3和BaSO4
【解析】选B。氢氧化铁胶体为红褐色,透明,能发生丁达尔效应,A错误;H2、SO2、CO2三种气体和浓硫酸不反应,都可用浓硫酸干燥,B正确;氢氟酸与二氧化硅反应生成四氟化硅和水,没表现碱性氧化物的通性,C错误;SO2具有还原性,在酸性环境下,硝酸根离子把SO2氧化为S,S与Ba2+生成硫酸钡沉淀;SO3溶于水生成硫酸,与钡离子生成硫酸钡沉淀,
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所以SO2和SO3混合气体通入Ba(NO3)2溶液得到BaSO4,D错误。
4.下列关于氯气的说法中,不正确的是 ( )
A.尽管氯气的化学性质很活泼,但是干燥的液氯能用钢瓶储存
B.氯气和液氯是两种不同的物质
C.可以用浓硫酸除去氯气中的水蒸气
D.氯气有毒,它曾在战争中被用于制造毒气弹
【解析】选B。在通常状况下,干燥的液氯可以用钢瓶储存,所以A选项是正确的。氯气和液氯是同一种物质的不同状态,所以B选项不正确。除去氯气中混有的水蒸气应选用不能和氯气反应的干燥剂,不宜选用碱性干燥剂,如碱石灰等,常选用酸性或中性干燥剂,如浓硫酸、无水氯化钙等,因此C选项是正确的。氯气有毒,对人体有害,曾经用于制造毒气弹应用于战争中,所以D选项是正确的。
5.绿色化学实验是指化学实验要符合绿色化学思想,如减少污染,防止浪费等。下列符合绿色化学实验的是 ( )
A.用铜与浓硫酸反应制取CuSO4,并用少量品红溶液吸收尾气
B.将CO还原Fe2O3后的尾气直接排入空气中
C.用CCl4进行萃取操作练习时,将溴水改成碘水
D.将Zn和稀硫酸制H2后的废液倒入水槽中后,再清洗玻璃仪器
【解析】选C。品红溶液可以用来检验SO2气体,但不能用来吸收尾气,A错误;CO还原Fe2O3后的尾气中含有少量CO气体,直接排放到空气中会造成污染,B错误;溴易挥发,而碘不易挥发,C正确;锌与稀硫酸制氢气后的废液倒入水槽会污染环境,D错误。
6.(2019·浙江4月学考真题)针对下列实验现象表述不正确的是 ( )
A.用同一针筒先后抽取80 mL氯气、20 mL水,振荡,气体完全溶解,溶液变为黄绿色
B.在表面皿中加入少量胆矾,再加入3 mL浓硫酸,搅拌,固体由蓝色变白色
C.向二氧化硫水溶液中滴加氯化钡溶液,再滴加双氧水,产生白色沉淀
D.将点燃后的镁条伸入充满二氧化碳的集气瓶,镁条剧烈燃烧,有白色、黑色固体生成
【解析】选A。A.氯气可溶于水,在常温时,1体积水大约能溶解2体积氯气,因而20 mL水大约能溶解40 mL氯气,气体大约剩余40 mL未溶解,A项错误;B.胆矾指的是五水硫酸铜(CuSO4·5H2O),其显蓝色,而浓硫酸具有吸水性,CuSO4·5H2O变为CuSO4,CuSO4为白色固体,B项正确;C.双氧水将SO2氧化,离子方程式为H2O2+SO2S+2H+,氯化钡溶液中
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Ba2+与S生成BaSO4白色沉淀,C项正确;D.将点燃后的镁条伸入充满二氧化碳的集气瓶,发生反应的化学方程式为CO2+2Mg2MgO+C,MgO为白色固体,C是黑色固体,D项正确。
7.下列装置应用于实验室制氯气并回收氯化锰的实验,能达到实验目的的是 ( )
A.用装置甲制取氯气
B.用装置乙除去氯气中的少量氯化氢
C.用装置丙分离二氧化锰和氯化锰溶液
D.用装置丁蒸干氯化锰溶液制MnCl2·4H2O
【解析】选C。MnO2与浓盐酸反应生成Cl2,需加热,A错误;除去Cl2中的HCl应通过饱和食盐水,且气体从长导管进入,B错误;MnO2不溶于水,MnCl2可溶于水,两者用过滤的方法分离,C正确;MnCl2水解生成HCl和Mn(OH)2,加热HCl挥发,促进Mn2+的水解,最终得不到氯化锰晶体,同时不可蒸干MnCl2溶液,否则得不到结晶水合物,D错误。
8.下列陈述中Ⅰ、Ⅱ正确并且有因果关系的是 ( )
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
A
SO2有漂白性
SO2可使酸性高锰酸钾溶液褪色
B
NH3极易溶于水
充满NH3的试管倒置于水槽中,水面迅速上升
C
浓硫酸有强氧化性
浓硫酸可用于干燥H2和CO
D
常温下,铁遇浓硝酸发生钝化
常温下,铁与浓硝酸不反应
【解析】选B。A项,陈述Ⅱ表现了SO2的还原性,而陈述Ⅰ表现为漂白性,没有因果关系;B项,陈述Ⅰ、Ⅱ都正确且具有因果关系;C项,陈述Ⅱ表现出浓硫酸的吸水性,没有因果关系;D项,陈述Ⅱ错误,常温下,铁与浓硝酸不反应是不正确的,钝化属于化学反应。
9.下图是卤素单质(F2、Cl2、Br2、I2)的沸点与相对分子质量的关系图,下列说法错误的是 ( )
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A.单质①是最活泼的非金属单质
B.单质②能使品红溶液褪色
C.保存单质③时加少量水进行水封
D.单质的氧化性是④>③>②>①
【解析】选D。从图中可以看出,从F2～I2,相对分子质量逐渐增大,沸点也依次升高,故①为F2,②为Cl2,③为Br2,④为I2,单质的氧化性是①>②>③>④,D项错误。
10.下列除杂方法正确的是 ( )
A.SiO2中含Al2O3杂质,可以加入足量NaOH溶液然后过滤除去
B.CO2中含有CO杂质,可以通入盛有CuO的玻璃管且加热
C.CO2中含有HCl杂质,可以通过盛有Na2CO3溶液的洗气瓶
D.Na2CO3溶液中含有Na2SiO3杂质,可以通入足量的CO2,然后过滤
【解析】选B。A项,SiO2、Al2O3均与NaOH溶液反应;C项,应通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶;D项,引入NaHCO3。
11.ClO2和NaClO2均具有漂白性,工业上用ClO2气体制NaClO2的工艺流程如图所示。
下列说法不正确的是 ( )
A.步骤a的操作包括过滤、洗涤和干燥
B.吸收器中生成NaClO2的离子方程式:
2ClO2+H2O22Cl+O2↑+2H+
C.工业上可将ClO2制成NaClO2固体,便于贮存和运输
D.通入空气的目的是驱赶出ClO2,使其被吸收器充分吸收
【解析】选B。步骤a中,由溶液得到NaClO2固体,进行的操作为:过滤、洗涤和干燥,A正确;
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吸收器中发生反应:2ClO2+2NaOH+H2O22NaClO2+O2+2H2O,离子方程式为:2ClO2+2OH-+H2O22Cl+O2↑+2H2O,B错误;固体比气体便于贮存和运输,工业上可将ClO2制成NaClO2固体,C正确;反应结束后,发生器中仍有少量ClO2,用空气可以将其排出,使其在吸收器中被充分吸收,D正确。
12.工业上制备相关物质,涉及的反应原理及部分流程较为合理的是 ( )
A.制取镁:海水Mg(OH)2MgOMg
B.冶炼铝:铝土矿NaAlO2无水AlCl3Al
C.制溴:浓缩海水Br2HBr(aq)Br2
D.制碘:海带海带灰I2(aq)I2
【解析】选C。A项制取Mg应电解MgCl2;B项制取Al应电解Al2O3;D项热裂汽油与I2反应,可用CCl4或苯萃取。
13.(2019·江苏高考)在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是 ( )
A.NaCl(aq)Cl2(g)FeCl2(s)
B.MgCl2(aq)Mg(OH)2(s)MgO (s)
C.S(s)SO3(g)H2SO4(aq)
D.N2(g)NH3(g)Na2CO3(s)
【解析】选B。A项,Cl2与Fe反应生成FeCl3,错误;B项,MgCl2与Ca(OH)2反应生成Mg(OH)2沉淀,煅烧Mg(OH)2生成MgO固体,正确;C项,S与O2燃烧只能生成SO2,错误;D项,NH3、CO2和NaCl溶液反应生成NaHCO3,方程式为NH3 + CO2 + NaCl + H2ONaHCO3↓+ NH4Cl,错误。
14.某固体混合物X可能是由Na2SiO3、Fe、Na2CO3、BaCl2中的两种或两种以上的物质组成。某兴趣小组为探究该固体混合物的组成,设计实验方案如图所示(所加试剂均过量)。
下列说法不正确的是 ( )
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A.气体A一定是混合气体
B.沉淀A一定是H2SiO3
C.白色沉淀B在空气中逐渐变灰绿色,最后变红褐色
D.该固体混合物一定含有Fe、Na2CO3、BaCl2
【解析】选D。由实验可知,气体A与澄清的石灰水反应,溶液变浑浊,则A中一定含CO2;混合物与稀盐酸反应后的沉淀A为H2SiO3。溶液A与NaOH反应后生成白色沉淀B,则B为Fe(OH)2,溶液B与硝酸、硝酸银反应生成沉淀C为AgCl,则原混合物中一定含有Fe、Na2CO3、Na2SiO3,可能含有BaCl2。根据以上分析可以解答下列问题。A.稀盐酸与Na2CO3反应生成CO2气体,与Fe反应生成H2,气体A是CO2与H2的混合气体,A正确;B.沉淀A为H2SiO3沉淀,B正确;C.B为Fe(OH)2,在空气中被氧气氧化,逐渐变灰绿色,最后变红褐色,C正确;D.该固体混合物中可能含有BaCl2,D错误。
15.某同学设想用如图装置来验证浓硫酸的某些性质,其中不能达到目的的是 ( )
选项
A
B
C
D
实验
目的
吸水性
脱水性
稀释放热
强氧化性
实验
装置
【解析】选D。A项中由于分子是在不断运动着的,故玻璃罩内空气中的水蒸气不断地被浓硫酸吸收,导致左侧烧杯中的水不断挥发,最后左侧烧杯内的液体量明显少于右侧烧杯内的液体量,A能达到目的;B项中滤纸沾上浓硫酸后,很快会因脱水而变黑;C项中浓硫酸滴到小试管内的水中,放出的热量会使锥形瓶内气压增大,U形管内液面出现左低右高的现象;D项中因常温下铜片与浓硫酸不反应,无法判断浓硫酸是否表现出强氧化性。
16.水处理包括水的净化、杀菌消毒、蒸馏等。其中常见的杀菌消毒剂包括氯气、臭氧、漂白粉、活性炭等。游泳场馆往往用臭氧、活性炭对游泳池进行消毒和净化。下列说法中正确的是 ( )
A.臭氧、活性炭处理水的原理相同
B.氯气是一种常用的消毒剂,用氯气消毒的水也可以用于配制各种化学试剂
C.氯气和二氧化硫都具有漂白性,等体积的两者混合会提高漂白的效率
D.漂白粉长期露置在空气中会失效
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【解析】选D。臭氧具有氧化性、活性炭具有吸附性,二者的漂白原理不同,A错误;氯水中含有Cl2、HClO、H+、Cl-等多种粒子,如配制AgNO3溶液时会导致试剂变质,B错误;Cl2和SO2发生氧化还原反应,生成硫酸和盐酸,漂白效率降低,C错误;漂白粉的主要成分为Ca(ClO)2,可与空气中CO2和H2O反应生成不稳定的HClO,易变质,D正确。
【加固训练】
在氯水中存在多种分子和离子,它们在不同的反应中表现出各自的性质。下列实验现象和结论一定正确的是 ( )
A.加入有色布条,一会儿有色布条褪色。说明溶液中有Cl2存在
B.溶液呈黄绿色,且有刺激性气味,说明有Cl2存在
C.加入盐酸酸化,再加入硝酸银溶液产生白色沉淀,说明氯水中有Cl-存在
D.加入NaOH溶液,氯水黄绿色消失,说明有HClO分子存在
【解析】选B。氯水中存在三种分子:Cl2、HClO、H2O,四种离子:Cl-、ClO-、H+、OH-,其中HClO具有漂白性,能使有色布条褪色;氯水中含有氯气分子,溶液呈黄绿色,往溶液中加入NaOH溶液,Cl2与NaOH反应生成NaCl、NaClO而使氯水的黄绿色消失; 加入盐酸酸化,就会往溶液中引入Cl-,再加入AgNO3产生白色沉淀,不能说明氯水中有Cl-存在。
17.下列实验方案叙述正确的是 ( )
A.利用SiO2与水反应制备H2SiO3
B.SiO2(含杂质Fe2O3)滤液制备H2SiO3
C.同浓度的Na2CO3溶液的碱性比Na2SiO3溶液的强,说明酸性H2CO3>H2SiO3
D.将CO2通入Na2SiO3溶液中,根据现象可说明酸性H2CO3
H2SiO3,D错。
【加固训练】
下列实验一定能证明有SO2存在的是 ( )
①能使澄清石灰水变浑浊
②能使湿润的蓝色石蕊试纸变红色
③能使品红溶液褪色
④通入溴水中能使溴水褪色,再滴加
Ba(NO3)2溶液有白色沉淀生成
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⑤先通入足量的NaOH溶液,再滴入BaCl2溶液有白色沉淀生成,该沉淀溶于稀盐酸
A.都能证明 B.都不能证明
C.③④⑤能证明 D.只有④能证明
【解析】选D。①CO2也能使澄清石灰水变浑浊,②酸性气体都能使湿润的蓝色石蕊试纸变红色,③Cl2也可使品红溶液褪色,⑤也可能是CO2气体。
18.卤素在生产、生活及高科技中的应用越来越广泛。下列关于卤素(用X表示)的叙述正确的是 ( )
A.氯气与水反应的离子方程式为Cl2+H2O2H++ClO-+Cl-
B.HX都极易溶于水,HX都属于强电解质
C.卤素单质的颜色从Cl2到I2逐渐加深
D.由Cl2+2I-I2+2Cl-和Br2+2I-I2+2Br-可知,X-的氧化性依次为Cl-I->Fe2+>Br-,通入Cl2后依次发生反应:
①S ～ Cl2 ②2I- ～ Cl2
0.1 mol 0.1 mol 0.1 mol 0.05 mol
③2Fe2+ ～ Cl2 ④2Br- ～ Cl2
0.1 mol 0.05 mol 0.1 mol 0.05 mol
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所以
故选C项。
20.Na2S2O5是常用的防腐剂和漂白剂。可利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5,其流程如下:
结晶脱水Na2S2O5
下列说法正确的是 ( )
A.上述制备过程所涉及的物质中只有一种酸性氧化物
B.Na2S2O5作防腐剂和SO2作漂白剂时,均表现还原性
C.上述流程中的Na2CO3饱和溶液和Na2CO3固体不可互换
D.实验室模拟“结晶脱水”时用到的仪器只有蒸发皿、玻璃棒、烧杯、漏斗
【解析】选C。上述制备过程所涉及的物质中有SO2、CO2两种酸性氧化物,A错误;SO2作漂白剂时,未发生氧化还原反应,没有表现还原性,B错误;根据上述分析,上述流程中的Na2CO3饱和溶液和Na2CO3固体不可互换,否则得不到过饱和的NaHSO3溶液,C正确;“结晶脱水”是加热固体分解,应该在坩埚中进行,D错误。
【加固训练】
下列有关硫元素及其化合物的说法或描述正确的是 ( )
A.硫黄矿制备硫酸通过两步:SSO3H2SO4
B.酸雨与土壤中的金属氧化物反应后,硫元素以单质的形式进入土壤中
C.在燃煤中加入石灰石可减少SO2排放,发生的反应为2CaCO3+2SO2+O22CO2+2CaSO4
D.向50 mL 18 mol·L-1 的H2SO4溶液中加入足量的铜片加热充分反应后,被还原的H2SO4的物质的量等于0.45 mol
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【解析】选C。S和氧气点燃条件下只能生成SO2,A项错;硫元素以酸根离子的形式进入土壤,B项错;Cu与浓硫酸反应时,随着反应的进行,硫酸的浓度降低,稀硫酸不与铜反应,生成的SO2小于0.45 mol,D项错。
21.某同学通过系列实验探究硫及其化合物的性质,实验现象正确且能达到目的的是 ( )
A.点燃硫黄产生有刺激性气味的气体,该气体可以漂白纸浆
B.向蔗糖中加入浓硫酸,蔗糖变黑色,说明浓硫酸具有强吸水性
C.将H2S气体通入CuSO4溶液生成CuS沉淀,说明H2S为强电解质
D.常温下,将铝片加入浓硫酸中,反应剧烈,说明浓硫酸具有强氧化性
【解析】选A。SO2具有漂白性,能漂白纸浆,A正确;浓硫酸具有脱水性,能使蔗糖变黑,B错误;H2S是弱电解质,能够与CuSO4溶液反应,是因为二者反应生成了难溶于水和酸的CuS沉淀,C错误;常温下,浓硫酸使铝片“钝化”,而不是反应剧烈,D错误。
22.SO2通入足量的Fe(NO3)3稀溶液中,溶液由棕黄色变为浅绿色,但立即又变成棕黄色,这时若滴入BaCl2溶液,会产生白色沉淀。针对上述一系列变化,下列说法不正确的是 ( )
A.上述过程中,最终被还原的是N
B.从上述反应可以得出结论,氧化性:HNO3>Fe3+>稀硫酸
C.上述过程中,会产生一种无色难溶于水的气体
D.假设通SO2完全反应,同温同压下,SO2和逸出气体的体积比为1∶1
【解析】选D。溶液由黄色变为浅绿色,但立即又变为黄色,实质是Fe3+变为Fe2+,后又被氧化为Fe3+,所以最终被还原的是N,A正确;根据溶液由棕黄色变为浅绿色,说明Fe3+的氧化性强于稀硫酸,但在硝酸存在的条件下溶液立即又变成棕黄色,说明Fe2+迅速被氧化成Fe3+,故硝酸的氧化性比Fe3+强,综上所述氧化性:HNO3>Fe3+>稀硫酸,B正确;SO2被氧化后产生的H+和N构成强氧化体系,氧化Fe2+时生成无色难溶于水的NO气体,C正确;上述过程中,最终被还原的是N,故相当于SO2与N之间的氧化还原,有3SO2～2N,则通入SO2与逸出气体的体积比为3∶2,故D错误。
23.某兴趣小组设计用铁粉将NO还原为N2(同时生成FeO),下列说法不正确的是 ( )
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已知:①浓硝酸可氧化NO;②NaOH溶液能吸收NO2,不吸收NO。
A.装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d
B.装置E中发生的化学方程式为2NO+2Fe2FeO+N2
C.装置D的作用是除去挥发出的硝酸和产生的NO2
D.装置B的作用是干燥,防止水蒸气进入E中干扰反应
【解析】选D。根据实验原理利用NO被灼热的铁粉还原为N2,同时生成FeO,所以首先应制备纯净的干燥的NO,利用铜与稀硝酸反应生成NO,由于HNO3具有挥发性,所以制得的NO中会混有HNO3和水蒸气,则先通过装置D除去挥发出的HNO3等酸性气体,然后再通过F干燥,得到纯净的干燥的NO进入E中与铁粉反应,最后处理多余的NO,又因为NaOH溶液不与NO反应,而浓硝酸可氧化NO生成NO2,所以最终先通过B氧化NO,后再通过C吸收,故装置接口的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d,A正确;装置E中NO被灼热的铁粉还原为N2,同时生成FeO,反应的化学方程式为2NO+2Fe2FeO+N2,B正确;装置D盛放的是水,其作用是除去挥发出的HNO3等酸性气体,C正确;装置B盛放的是浓硝酸,依题意可以氧化NO,便于被NaOH溶液吸收,D错误。
二、非选择题(本大题共5小题,共54分)
24.(4分)(2018·浙江11月选考真题)某同学用下列装置完成了浓硫酸和SO2性质实验(夹持装置已省略):
请回答:
(1)下列说法正确的是________。
A.反应后,将试管Ⅰ中的白色固体加入水中,溶液呈蓝色
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B.取下试管Ⅲ并不断振荡,试管中出现浑浊,是因为生成了BaSO4
C.试管Ⅳ中KMnO4溶液褪色,说明SO2具有氧化性
D.试管Ⅴ中的NaOH溶液可用Na2CO3溶液代替
(2) 取下试管Ⅱ,在该试管口套上气球,将无色溶液加热恢复至红色,冷却后,发现溶液颜色再次变浅。解释“无色→红色→颜色变浅”变化的原因__。
【解析】(1) 试管Ⅰ中的铜丝与浓硫酸反应:2H2SO4(浓)+CuCuSO4+SO2↑+2H2O,生成的硫酸铜溶于水,溶液呈蓝色,A正确;SO2与水反应生成的H2SO3具有还原性,振荡试管Ⅲ,H2SO3被空气中的氧气氧化为H2SO4,H2SO4与BaCl2反应生成BaSO4白色沉淀,B正确;SO2能使试管Ⅳ中KMnO4溶液褪色,说明SO2具有还原性,C错误;二氧化硫污染空气,要用NaOH溶液吸收,少量二氧化硫可以用Na2CO3溶液吸收,D正确。
(2)二氧化硫能使有色有机物转为无色,但不稳定,在一定的条件,如加热,会恢复原来的颜色。生成的二氧化硫使品红溶液褪色,加热后品红溶液变为红色,冷却后部分二氧化硫会溶于品红溶液中,使溶液颜色变浅。
答案:(1)ABD (2)生成的二氧化硫使品红溶液褪色,加热后品红溶液变为红色,冷却后部分二氧化硫会溶于品红溶液中,使溶液颜色变浅
【加固训练】
汽车尾气中CO、NOx以及燃煤废气中的SO2都是大气污染物,对它们的治理具有重要意义。
(1)氧化—还原法消除NOx的转化如下:
NONO2N2
①反应Ⅰ为NO+O3NO2+O2,生成标准状况下11.2 L O2时,转移电子的物质的量是________ mol。
②反应Ⅱ中,当n(NO2)∶n[CO(NH2)2]=3∶2时,氧化产物与还原产物的质量比为________________ 。
(2)使用“催化转化器”可以减少尾气中的CO和NOx,转化过程中发生反应的化学方程式为CO+ NOx→N2+CO2(未配平),若x=1.5,则化学方程式中CO2和N2的化学计量数比为____________ 。
(3)吸收SO2和NO,获得Na2S2O4和NH4NO3产品的流程图如下(Ce为铈元素)。装置Ⅱ中,酸性条件下,NO被Ce4+氧化的产物主要是N、N,请写出生成等物质的量的N和N
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时的离子方程式 __。
(4)已知进入装置Ⅳ的溶液中,N的浓度为a g·L-1,要使1 m3该溶液中的N完全转化为NH4NO3,至少需向装置Ⅳ中通入标准状况下的氧气________ L(用含a代数式表示,结果保留整数)。
【解析】(1)①在反应NO +O3NO2+O2中,每产生1 mol 的氧气,转移电子的物质的量是2 mol,现在生成标准状况下11.2 L O2时,转移电子的物质的量是1 mol。②反应Ⅱ中,当n(NO2)∶n[CO(NH2)2]=3∶2时,反应方程式为6NO2+4CO(NH2)27N2+4CO2+8H2O,NO2是氧化剂,N2是还原产物,CO(NH2)2是还原剂,转化为氧化产物N2,氧化产物与还原产物的质量比为8∶6=4∶3。
(2)若x=1.5时,方程式为3CO+2NO1.5N2+3CO2,则化学方程式中CO2和N2的化学计量数比为3∶1。
(3)在酸性条件下,NO被Ce4+氧化的产物主要是N、N,生成等物质的量的N和N时的离子方程式2NO+3H2O+4Ce4+N+N+6H++4Ce3+。
(4)进入装置Ⅳ的溶液中,N的浓度为a g·L-1,要使1 m3该溶液中的N完全转化为NH4NO3,则失去电子数目是1000×,设需向装置Ⅳ中通入标准状况下的氧气为V L,则得电子数目是×4,有1000×=×4,V≈243a
答案:(1)①1 ②4∶3 (2)3∶1 (3)2NO+3H2O+4Ce4+N+N+6H++4Ce3+ (4)243a
25.(12分)某研究小组为了探究一种无机矿物盐X(仅含四种元素)的组成和性质,设计并完成了如下实验:
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另取10.80 g X在惰性气流中加热至完全分解,得到6.40 g固体1。请回答如下问题:
(1)画出白色沉淀1中金属元素的原子结构示意图________,写出气体甲的电子式________。
(2)X的化学式是__________,在惰性气流中加热X至完全分解的化学反应方程式为 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ___。
(3)白色沉淀2在空气中变成红褐色沉淀的原因是 _ _ _ _ _ _ _ __(用化学方程式表示)。
(4)一定条件下,气体甲与固体1中的某种成分可能发生氧化还原反应,写出一个可能的化学反应方程式: ______________________________,并设计实验方案验证该反应的产物_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __。
【解析】从框图可知,气体甲为CO2;由溶液1转变为白色沉淀1,白色沉淀1又能溶解在CO2水溶液中,可推断白色沉淀1为CaCO3;从固体2的转化过程可知,白色沉淀2为Fe(OH)2,最终的红褐色沉淀为Fe(OH)3;由上述推断可初步确定X为含有钙、铁元素的碳酸盐,且其中铁元素的化合价为+2,故可推断其为CaFe(CO3)2,分解得到的固体1为CaO与FeO的混合物,应用题给信息可以进一步确认上述判断的正确性。
(1)白色沉淀1中的金属元素为钙,其原子结构示意图为,气体甲为CO2,其电子式为
。
(2)X的化学式为CaFe(CO3)2;在惰性气流中加热X至完全分解的化学反应方程式为
CaFe(CO3)2CaO+FeO+2CO2↑。
(3)白色沉淀2在空气中变成红褐色沉淀是因为Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3,反应方程式为
4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。
(4)CO2气体与固体1中的FeO可能发生氧化还原反应,反应方程式为2FeO+CO2Fe2O3+CO;
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检验产物的方法:取反应所得固体物质,加稀盐酸溶解,然后加入KSCN溶液,若溶液呈红色,说明反应产物中有Fe3+。将生成的气体通过灼热CuO,若黑色固体变为红色,证明生成的气体中含有CO。
答案:(1)
(2)CaFe(CO3)2
CaFe(CO3)2CaO+FeO+2CO2↑
(3)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
(4)2FeO+CO2Fe2O3+CO 检测Fe2O3:将固体用稀盐酸溶解,加入KSCN溶液若显红色,表明产物中有Fe3+;检测CO:将气体通过灼热CuO,黑色固体变为红色,表明产物中有CO
26.(12分)图中是在实验室进行氨气快速制备与性质探究实验的组合装置,部分固定装置未画出。
(1)在组装好装置后,若要检验A～E装置的气密性,其操作是首先____________,打开弹簧夹1,在E中装入水,然后微热A,观察到E中有气泡冒出,移开酒精灯,E中导管有水柱形成,说明装置气密性良好。
(2)装置B中盛放的试剂是__。
(3)点燃C处酒精灯,关闭弹簧夹2,打开弹簧夹1,从分液漏斗放出浓氨水至浸没烧瓶中固体后关闭分液漏斗活塞,稍等片刻,装置C中黑色固体逐渐变红,装置E中溶液里出现大量气泡,同时产生________________(答现象);从E中逸出液面的气体可以直接排入空气,请写出在C中发生反应的化学方程式:__。
(4)当C中固体全部变红色后,关闭弹簧夹1,慢慢移开酒精灯,待冷却后,称量C中固体质量,若反应前固体质量为16 g,反应后固体质量减少2.4 g,通过计算确定该固体产物的成分
(用化学式表示)。
(5)在关闭弹簧夹1后,打开弹簧夹2,残余气体进入F中,很快发现装置F中产生白烟,同时发现G中溶液迅速倒吸流入F中,写出产生白烟的化学方程式:
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迅速产生倒吸的原因是__ 。
【解析】(1)A是制备NH3的装置,B是干燥NH3的装置,C是NH3与CuO的反应装置,E是处理氨气尾气的装置,F是NH3与Cl2的反应装置,G是处理Cl2尾气的装置。
(2)干燥NH3需使用碱性干燥剂。
(3)C中CuO与NH3发生氧化还原反应生成红色的Cu、N2和H2O;E中发生反应:2NH3+BaCl2+SO2+H2OBaSO3↓+2NH4Cl。
(4)若产物全部是Cu,则由差量法知减小的全部是氧元素的质量,即n(CuO)=n(O)=2.4g÷16 g· mol-1=0.15 mol,所以反应的CuO的质量为0.15 mol×80 g· mol-1=12 g<16 g,所以CuO未完全转化成Cu,高温情况下CuO分解生成Cu2O和O2,剩余固体中可能含有Cu2O。
(5)Cl2可将NH3氧化为N2,同时生成的HCl会和NH3反应生成NH4Cl,产生白烟现象,F瓶内压强变小,从而出现倒吸现象。
答案:(1)关闭弹簧夹2和分液漏斗活塞
(2)碱石灰(或生石灰)
(3)白色沉淀
2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O
(4)Cu2O、Cu
(5)3Cl2+8NH3N2+6NH4Cl 盛满氯气的集气瓶中因氨气消耗氧气生成固体,导致瓶内压强减小,引起溶液倒吸
【加固训练】
氨气在工农业生产中有重要应用。
(1)①氮气用于工业合成氨,写出氮气的电子式:________;
②NH3的稳定性比PH3________(填写“强”或“弱”)。
(2)如图所示,向NaOH固体上滴几滴浓氨水,迅速盖上盖,观察现象。
①浓盐酸液滴附近会出现白烟,发生反应的化学方程式为____________。
②浓硫酸液滴上方没有明显现象,一段时间后浓硫酸的液滴中有白色固体,该固体可能是____________________(写化学式,一种即可)。
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③FeSO4液滴中先出现灰绿色沉淀,过一段时间后变成红褐色,发生的反应包括Fe2++2NH3·H2OFe(OH)2↓+2N和 ______________。
(3)空气吹脱法是目前消除NH3对水体污染的重要方法。在一定条件下,向水体中加入适量NaOH可使NH3的脱除率增大,用平衡移动原理解释其原因: ________。
(4)在微生物作用下,蛋白质在水中分解产生的氨能够被氧气氧化生成亚硝酸(HNO2),反应的化学方程式为_____________________________, 若反应中有
0.3 mol电子发生转移,生成亚硝酸的质量为________g(小数点后保留两位有效数字)。
【解析】(1)①氮气电子式中存在叁键;②根据非金属性的判断依据“非金属性越强,气态氢化物越稳定”,很容易判断出NH3的稳定性强于PH3。
(2)②氨气溶于浓硫酸,能生成(NH4)2SO4或NH4HSO4;③根据现象写方程式,氢氧化亚铁被氧气氧化为氢氧化铁:4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。
(3)氨在水中存在平衡:NH3+H2ONH3·H2ON+OH-,加入NaOH后OH-浓度增大,平衡逆向移动,故有利于氨的逸出。
(4)氨能够被氧气氧化生成亚硝酸(HNO2),由质量守恒定律可知还生成水,该反应为2NH3+3O22HNO2+2H2O,由方程式可看出,每当生成1 mol HNO2,转移电子数为6 mol,当有0.3 mol电子发生转移时,生成亚硝酸0.05 mol,即2.35 g。
答案:(1) ②强
(2)①NH3+HClNH4Cl
②NH4HSO4[或(NH4)2SO4]
③4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
(3)氨在水中存在平衡:
NH3+H2ONH3·H2ON+OH-,加入NaOH后OH-浓度增大平衡逆向移动,故有利于氨的脱除
(4)2NH3+3O22HNO2+2H2O
2.35
27.(12分)为了探究Cl2、SO2同时通入水中发生的反应,某校化学兴趣小组同学设计了如图所示的实验装置。
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(1)气体发生装置A产生的气体是________。
(2)为验证通入D装置中的气体是Cl2过量还是SO2过量,某小组同学准备了以下试剂:
①氯化铁溶液 ②氯化亚铁溶液
③硫氰化钾溶液 ④苯酚溶液
⑤品红溶液 ⑥酸性高锰酸钾溶液
Ⅰ.若Cl2过量:取适量D中溶液滴加至盛有________(选填一个序号)试剂的试管内,再加入________(选填一个序号)试剂,实验现象是__ __。
Ⅱ.若SO2过量:取适量D中溶液滴加至盛有______(选填一个序号)试剂的试管内,实验现象是_______________ __。
(3)另一小组设计如图所示的装置图(图中夹持和加热装置略去),分别研究SO2和Cl2的性质。
①若从左端分别通入SO2和Cl2,装置A中观察到的现象是否相同?________(填“相同”或“不相同”);
②若装置B中装有5.0 mL 1.0 mol·L-1碘水,当通入足量Cl2完全反应后,共转移了5.0×10-2 mol电子,该反应的化学方程式为 __。
(4)若由元素S和O组成-2价酸根离子X,X中S和O的质量比为4∶3;当Cl2与含X的溶液完全反应后,有浅黄色沉淀产生,取上层清液加入氯化钡溶液,有白色沉淀产生。写出Cl2与含X的溶液反应的离子方程式: __。
【解析】(1)气体发生装置B产生的气体经过饱和食盐水后才进入装置,说明气体发生装置B产生的气体是Cl2,气体发生装置A产生的气体是SO2。
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(2)Ⅰ.若Cl2过量:取适量D中溶液滴加至盛有氯化亚铁溶液的试管内,再加入硫氰化钾溶液(或苯酚溶液),溶液呈红色(或紫色);
Ⅱ.若SO2过量:取适量D中溶液滴加至盛有酸性高锰酸钾溶液的试管内,溶液变成无色。
(3)①SO2具有漂白性,可使品红溶液褪色,Cl2溶于水后与水反应生成HClO,HClO具有漂白性,也可使品红溶液褪色。
②当Cl2通入到碘水中时,I2失电子被氧化,5.0 mL 1.0 mol·L-1碘水中n(I2)=0.005 mol,转移5.0×10-2 mol电子,则碘的化合价由0价→+5价,反应化学方程式为5Cl2+I2+6H2O2HIO3+10HCl。
(4)由题给信息可知,X中硫、氧原子个数比为∶=2∶3,故X为S2或S4,Cl2与X的溶液反应生成浅黄色沉淀为S,上层清液加入BaCl2溶液,生成白色沉淀为BaSO4,故反应中有S和S生成,据此可得相应反应离子方程式。
答案:(1)SO2
(2)Ⅰ.② ③(或④) 溶液呈红色(或紫色)
Ⅱ.⑥ 溶液变成无色
(3)①相同
②5Cl2+I2+6H2O2HIO3+10HCl
(4)S2+Cl2+H2OS+S↓+2Cl-+2H+或S4+Cl2+2H2O2S+2S↓+2Cl-+4H+
28.(14分)某实验小组同学探究铜与硝酸的反应。
(1)用浓硝酸和水按照不同体积比配成不同浓度的硝酸溶液,各取10 mL硝酸溶液分别与铜片反应,实验记录如下:
序号
浓硝酸与水
的体积比
实验现象
Ⅰ
1∶1
反应速率快,溶液很快变成蓝色,铜丝表面有大量气泡冒出,气体呈红棕色
Ⅱ
1∶3
反应速率较快,溶液变成蓝色,铜丝表面有大量气泡冒出,气体无色
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Ⅲ
1∶5
反应速率慢,微热后速率加快,溶液变成蓝色,铜丝表面有气泡冒出,气体无色
①铜与稀硝酸反应的离子方程式为 __;
若生成标准状况下0.56 L NO气体,反应中被还原的HNO3的质量为________g(小数点后保留两位有效数字)。
②依据上表,制备NO气体最适宜的是实验Ⅱ,理由是 _________________。
(2)为防止有毒气体逸散造成空气污染,该小组同学改进实验装置,如图所示(夹持仪器略去)。用该装置进行铜与稀硝酸的反应并验证产生NO气体的性质,实验步骤如下:
Ⅰ.安装好装置后,检查装置气密性
Ⅱ.打开旋塞C,从B管上端加入所选浓度的硝酸,至铜丝下沿(不接触铜丝)
Ⅲ.向上移动B管,使A管液面上升至与橡皮塞恰好接触,关闭旋塞C,反应开始
Ⅳ.当液面重新下降至与铜丝脱离接触时,反应停止
Ⅴ.打开旋塞C,向下移动B管,使A中迅速进入少量空气,关闭旋塞C,观察现象
…
①步骤Ⅰ中检查装置气密性的操作是关闭旋塞C,从B管上端加入水,若观察到____________________________,
说明装置的气密性良好。
②步骤Ⅲ操作的目的是 ________________________。
③为使A管内的NO气体完全被溶液吸收,可进一步采取的操作是 __________,
能确定NO完全被溶液吸收的现象是 ___________________________。
【解析】(1)①金属铜可以和硝酸反应生成硝酸铜和一氧化氮、水,实质是3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O,若生成标准状况下0.56 L即0.025 mol NO气体,则反应中被还原的HNO3的物质的量是0.025 mol,质量是0.025 mol×
63 g·mol-1≈1.58 g;②依据上表,实验Ⅱ的产物是NO,且反应速率较快(不用加热),所以制备
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NO气体最适宜的是实验Ⅱ;(2)①关闭旋塞C,从B管上端加入水,若观察到A、B间形成液面差,且保持不变,说明装置的气密性良好;②向上移动B管,使A管液面上升至与橡皮塞恰好接触,关闭旋塞C,可以赶走液面上方空气,防止NO被空气中的O2氧化,以便观察生成气体的颜色;③为使A管内的NO气体完全被溶液吸收,可以向下移动B管,使A中迅速进入空气,关闭旋塞C,待气体变为红棕色,反复上述操作,如果再次重复操作后气体不再变为红棕色,确定NO完全被溶液吸收。
答案:(1)①3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O 1.58 ②产物是NO,反应速率较快(不用加热)
(2)①A、B间形成液面差,且保持不变
②赶走液面上方空气,防止NO被空气中的O2氧化,以便观察生成气体的颜色
③重复步骤Ⅴ的操作(或答“向下移动B管,使A中迅速进入空气,关闭旋塞C,待气体变为红棕色,反复上述操作”) 再次重复操作后气体不再变为红棕色
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