题型18物质推断与实验基础届浙江省选考化学培优.docx

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题型18物质推断与实验基础届浙江省选考化学培优

2021届浙江省选考化学培优“题对题”提分狂练

题型18：

物质推断与实验基础

1．I．X由四种常见元素组成的化合物，其中一种是氢元素，其摩尔质量小于200g·mol-1。

某学习小组进行了如下实验：

已知：

气体A在标况下的密度为0.714g·L-1，A完全燃烧的气体产物E能使澄清石灰水变浑浊，沉淀D是混合物。

请回答：

（1）气体E的结构式__________，沉淀D是___________（写化学式），X的化学式______。

（2）写出化合物X与足量盐酸反应的化学方程式__________________________。

II．纯净的氮化镁（Mg3N2）是淡黄色固体，热稳定性较好，遇水极易发生反应。

某同学初步设计了如图实验装置制备氮化镁（夹持及加热仪器没有画出）。

已知：

Mg+2NH3

Mg（NH2）2+H2↑。

请回答：

（1）写出A中反应的化学方程式______________________________________。

（2）下列说法不正确的是____________________。

A．为了得到纯净的氮化镁，实验前需要排除装置中的空气

B．装置B起到了缓冲、安全的作用

C．装置C只吸收水，避免镁和水反应产生副产物

D．将装置B、C简化成装有碱石灰的U型管，也能达到实验目的

E.实验后，取D中固体加少量水，能生成使湿润的蓝色石蕊试纸变红的气体

【答案】I.

（1）O=C=OAgCl和AgICH3MgI

（2）2CH3MgI+2HC=2CH4↑+MgI2+MgCl2

II．

（1）2NH3+3CuO

N2+3H2O+Cu

（2）CDE

【解析】I.

（1）已知：

X由四种常见元素组成的化合物，流程图中知X与过量盐酸反应生成气体A，A在标况下的密度为0.714g·L-1，则其摩尔质量M=22.4L/mol

0.714g·L-1=16g·mol-1，A完全燃烧的气体产物E能使澄清石灰水变浑浊，E为二氧化碳，A为甲烷，则3.32gX中含0.02mol即0.24g碳原子，溶液B均分为二等份，其中一份加足量氢氧化钠溶液得白色沉淀C，则C为氢氧化镁，0.58g氢氧化镁为0.01mol，故一份B溶液含0.01molMgCl2，按元素守恒，则3.32gX中含0.02mol即0.48g镁元素，另一份B溶液中加足量硝酸银溶液，得到沉淀D，沉淀D是混合物，其中必有0.2molAgCl，其质量为2.87g，则5.22g-2.87g=2.35g为X中另一种元素与银离子产生的沉淀，假如该沉淀是AgBr，则为0.0125molAgBr，则原X中含0.025molBr，质量为2g，则剩余氢元素为3.32g-0.24g-0.48-2g=0.6g，则氢原子的物质的量为0.6mol，则所含原子数目比为C：

Mg：

Br：

H=0.02：

0.02：

0.025：

0.6=1：

1：

1.25：

30，得到的化学式不合理，假设不成立，舍弃；假如该沉淀是AgI，2.35g则为0.01molAgI，则原X中含0.02mol碘元素，质量为2.54g，则剩余氢元素为3.32g-0.24g-0.48-2.54g=0.06g，则氢原子的物质的量为0.06mol，则所含原子数目比为C：

Mg：

I：

H=0.02：

0.02：

0.02：

0.06=1：

1：

1：

3，得到的最简式为CH3MgI；最简式式量为166，X摩尔质量小于200g·mol-1，则X的化学式为CH3MgI；故气体E的结构式为O=C=O，沉淀D是AgCl和AgI，X的化学式为CH3MgI；

（2）化合物X与足量盐酸反应生成CH4、MgI2和MgCl2，化学方程式为2CH3MgI+2HCl=2CH4↑+MgI2+MgCl2。

II．

（1）A中氨气和氧化铜在加热下发生反应生成铜、氮气和水，反应的化学方程式为：

2NH3+3CuO

N2+3H2O+Cu；

（2）A项，为了得到纯净的氮化镁，实验前需要排除装置中的空气，防止氮气、二氧化碳和镁反应，A正确；B项，装置B起到了缓冲、安全的作用，防止液体倒吸，B正确；C项，装置C吸收水，避免镁和水反应产生副产物，也吸收未反应的氨气，防止镁和氨气反应，C错误；D项，将装置B、C简化成装有碱石灰的U型管，不能达到实验目的，因为碱石灰不能吸收氨气，D错误；E项，实验后，取D中固体加少量水，能生成使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体；故说法不正确的是CDE。

2．Ⅰ．含三种元素的化合物X是一种高效的消毒剂。

为探究X的组成与性质，设计并完成以下实验：

（1）化合物X所含的金属元素为_________________。

（2）写出化合物X溶于水中反应的化学方程式____________________________。

（3）若向化合物X加水溶解后的烧杯中通入氯气，亦可生成少量X，其中的离子方程式为____________________________________。

Ⅱ．某学习小组按如图装置探究NaHCO3和Na2O2的性质，请完成下列问题：

（1）实验设计过程中，有小组成员对反应结束时，如何停止停止加热产生了分歧，出现多种不同的意见：

有人认为要先停止加热，再将E中导管移出水面；也有人认为应先将E中导管移出水面，再停止加热……，请帮助小组成员完成这方面的实验设计：

_________________________。

（2）小组同学撰写实验报告时，认为该实验对NaHCO3的分解产物和Na2O2的性质探究不够充分，于是临时将装置B、D互换位置后进行了补充实验，分析该补充实验是否符合实验探究目的并说明原因：

________________________________。

【答案】Ⅰ．

（1）Fe、K

（2）4K2FeO4＋10H2O=4Fe（OH）3↓＋3O2↑＋8KOH

（3）3Cl2+2Fe（OH）3+10OH－=2FeO42-+6Cl－+8H2O

Ⅱ．

（1）在反应结束后，先断开装置A和B之间的导管连接，再停止加热，以防B中的浓硫酸倒吸进入A中试管，引起试管爆裂

（2）不合理，装置B与D互换位置后，实现了对Na2O2与水的反应的探究，但经过水溶液的气体会混入水蒸气，因此对NaHCO3分解产物中的水蒸气验证不够严谨。

【解析】Ⅰ．化合物X加水溶解，得无色气体可令带火星的木条复燃，则为氧气，得到红褐色沉淀为氢氧化铁，洗涤充分灼烧得到红棕色粉末为氧化铁，质量为2.40g，则n（Fe2O3）=

=0.015mol，n[Fe（OH）3]=0.03mol，同时还得到碱溶液，碱溶液加入150mL0.6mol/L稀硫酸后再加入6.72gKOH固体，得到只含一种溶质的中性溶液，则为硫酸钾溶液，可推知碱溶液中n（KOH）=2

0.15L

0.6mol/L-

=0.06mol，化合物X含三种元素，则所含O元素的物质的量为n（O）=

=0.12mol，故n（K）：

n（Fe）：

n（O）=0.06mol：

0.03mol：

0.12mol=2：

1：

4，故X为K2FeO4。

（1）化合物X为K2FeO4，所含的金属元素为Fe、K；

（2）化合物X溶于水中，反应生成氢氧化铁、氢氧化钾和氧气，反应的化学方程式为4K2FeO4＋10H2O=4Fe（OH）3↓＋3O2↑＋8KOH；（3）若向化合物X加水溶解后的烧杯中通入氯气，氯气将氢氧化铁氧化生成高铁酸钾，亦可生成少量X，反应的离子方程式为3Cl2+2Fe（OH）3+10OH－=2FeO42-+6Cl－+8H2O。

Ⅱ．加热NaHCO3固体，产生的气体通过浓硫酸干燥，再与Na2O2作用，产生的物质通过氢氧化钠处理，最后利用排水法收集所得气体，进行探究NaHCO3和Na2O2的性质。

（1）在反应结束后，先断开装置A和B之间的导管连接，再停止加热，以防B中的浓硫酸倒吸进入A中试管，引起试管爆裂；

（2）装置B与D互换位置后，实现了对Na2O2与水的反应的探究，但经过水溶液的气体会混入水蒸气，因此对NaHCO3分解产物中的水蒸气验证不够严谨，因此临时将装置B、D互换位置后进行了补充实验不合理。

3．I．为探究某盐X（含五种元素）的组成和性质，设计并完成如下实验：

已知：

气体F能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。

请回答：

（l）X含有的元素有O、H、_____（用元素符号表示），X的化学式为_____。

（2）写出气体F与黑色固体C在一定条件下发生的氧化还原反应，产物中有一气体单质：

_______________。

II．某学习小组设计制取SO2并验证其部分性质的实验装置如图（夹持装置省略）：

请回答：

（1）简述检查装置A气密性的方法：

_____________________________。

（2）写出C中发生的离子反应方程式：

________________________。

（3）设计实验方案检验实验后D中的主要阴离子：

__________________。

【答案】I．

（1）N、Cu、ClCuCl2·2NH4Cl·2H2O或（NH4）2CuCl4·2H2O

（2）3CuO+2NH3

3Cu+N2+3H2O

II．

（1）关闭a，打开b，B中长导管伸入液面下，微热A，若长导管口产生连续气泡，停止加热，一段时间后长导管处有一段水柱生成，说明气密性良好

（2）SO2+2Fe3++Ba2++2H2O=BaSO4↓+2Fe2++4H+

（3）取少量D中溶液，加足量Ba（NO3）2和稀HNO3，若产生白色沉淀，说明有SO42-，再取上层清液滴加AgNO3，若产生白色沉淀，说明有Cl-。

【解析】I．某盐X与足量氢氧化钠反应生成气体A中含有氨气，说明X中含有铵根；反应后的固体加水溶解得到无色溶液B和黑色固体C，无色溶液B加入足量硝酸银和稀硝酸生成白色沉淀为氯化银，黑色固体C和乙醇蒸气反应生成红色固体为铜，则X中含有铵根、氯离子、铜离子，根据题中数据通过计算确定其化学式。

（l）由分析可知，X中含有铵根、氯离子、铜离子，所以X含有的元素有O、H、N、Cu、Cl；气体F为氨气，物质的量=

=0.04mol，说明X中含有0.04mol铵根；生成的氯化银沉淀的物质的量=

=0.08mol，生成的铜的物质的量=

=0.02mol，说明X中含有0.08molCl-、0.02molCu2+，由信息可知X中还有O元素，说明X中含有结晶水，5.56g晶体中含结晶水质量=5.56g-0.04mol×18g/mol-0.08mol×35.5g/mol-0.02mol×64g/mol=0.72g，结晶水的物质的量=

=0.04mol，X的化学式结合各微粒物质的量之比得到n（Cu2+）：

n（Cl-）：

n（NH4+）：

n（H2O）=0.02mol：

0.08mol：

0.04mol：

0.04mol=1：

4：

2：

2，所以X的化学式为CuCl2·2NH4Cl·2H2O或（NH4）2CuCl4·2H2O；

（2）气体F为氨气，黑色固体C为氧化铜，在一定条件下发生的氧化还原反应，氨气具有还原性，发生氧化反应生成氮气，氧化铜发生还原反应生成铜，反应的化学方程式为3CuO+2NH3

3Cu+N2+3H2O。

II．

（1）装置A为制取二氧化硫装置，反应前要检查装置的气密性，可关闭a，打开b，B中长导管伸入液面下，微热A，若长导管口产生连续气泡，停止加热，一段时间后长导管处有一段水柱生成，说明气密性良好，答案：

关闭a，打开b，B中长导管伸入液面下，微热A，若长导管口产生连续气泡，停止加热，一段时间后长导管处有一段水柱生成，说明气密性良好；

（2）C中为FeCl3和BaCl2的混合溶液，通入SO2后，Fe3+将SO2氧化为SO42-，SO42-再与Ba2+生成BaSO4沉淀，反应的离子方程式为SO2+2Fe3++Ba2++2H2O=BaSO4↓+2Fe2++4H+，答案：

SO2+2Fe3++Ba2++2H2O=BaSO4↓+2Fe2++4H+；（3）SO2通入饱和氯水中发生反应SO2+Cl2+2H2O===2HCl+H2SO4，反应后溶液中的阴离子主要有SO42-和Cl-，取少量D中溶液，加足量Ba（NO3）2和稀HNO3，若产生白色沉淀，说明有SO42-，再取上层清液滴加AgNO3，若产生白色沉淀，说明有Cl-，答案：

取少量D中溶液，加足量Ba（NO3）2和稀HNO3，若产生白色沉淀，说明有SO42-，再取上层清液滴加AgNO3，若产生白色沉淀，说明有Cl-。

4．I．由三种元素组成的化合物A，式量在200--300之间。

在一定条件下A能发生如下图的转化，其中B的焰色反应为紫色（透过蓝色钴玻璃），C是不溶于酸的白色沉淀。

请回答∶

（1）C的化学式是______，组成A的三种元素是________。

（2）A加热分解的化学方程式是_______________________。

（3）E可以和SCl2反应生成一种常用于有机合成的物质SOCl2和另一种常见气体，反应的化学方程式是__________________________。

II．实验室测定某铁铝合金中的铝含量，利用如图装置和试剂完成。

请回答∶

（1）下列有关该实验的说法中正确的是_______。

A．由于恒压分液漏斗的存在，该装置不能进行气密性检查

B．读数前需将量气管C上下移动使B、C中的液面相平

C．反应完成后生成的氢气都要转移至装置B中

D．需要控制NaOH的量以防止产生气体过多超过量气装置的量程

（2）若将恒压分液漏斗（A）去掉导管a，改成普通分液漏斗，则测得铁铝合金中的铝含量______，（填“偏大”、“偏小”或“不变”），请说明理由________________________________。

【答案】Ⅰ．

（1）BaSO4K、S、O

（2）2K2S2O8

2K2SO4+2SO3↑+O2↑

（3）SO3+SCl2=SOCl2+SO2

II．

（1）B

（2）偏大滴入锥形瓶中的液体排开的气体使量气装置中气体体积增大，导致计算的铝含量增多。

【解析】Ⅰ．固体A隔绝空气加热，得到固体B，焰色反应为紫色，说明其含有K元素；与足量的BaCl2反应得到白色不溶于酸的沉淀，则固体C为BaSO4，固体B为K2SO4；混合气体D，冷却后得到固体E，E能与BaCl2溶液得到BaSO4沉淀，则E为SO3；由此可知，这三种元素为K、S、O，则另一种气体单质为O2。

根据分析，固体A含有元素分别为K、S、O；固体B为K2SO4，固体B与BaCl2溶液反应后得到BaSO44.66g，其物质的量

，根据关系式n（K）～2n（SO42－），则5.40gA中K的质量

；固体A中的S元素均转化为BaSO4中的硫元素，一共得到BaSO4的质量为4.66g＋4.66g=9.32g；则5.40gA中S的质量

；根据质量守恒，5.40gA中O的质量

；则物质A中各元素原子的比例

，A的最简式为KSO4，式量在200--300之间，则A的分子式为K2S2O8.

（1）C的化学式为BaSO4；组成A的三种元素为K、S、O；

（2）根据流程图，A物质分解得到K2SO4、SO3、O2。

5.4gA的物质的量

，根据得到固体C的质量可知，得到SO3和K2SO4的物质的量均为0.02mol，根据O2的体积可知，分解得到O2的物质的量为0.01mol，在化学方程式中，各物质的物质的量之比等于计量数之比，则可得化学方程式为2K2S2O8

2K2SO4+2SO3↑+O2↑；（3）SO3和SCl2反应得到SOCl2，SOCl2中S的化合价为＋4。

SCl2中S的化合价为＋2，SO3中S的化合价为＋6，在＋2和＋6之间只有＋4，根据化合价只能靠近不能交叉的原则，则该反应另一种产物中S的化合价也为＋4，是SO2，化学方程式为SO3+SCl2=SOCl2+SO2。

II．

（1）A项，该实验是通过测量气体的体积，来测定合金中Al的含量，因此气密性必须良好，A错误；B项，气体体积和压强有关，为了正确测量气体的体积，内外压强需相等，因此左右两边的液面差相等，B正确；C项，由于反应前装置中就有空气，生成的氢气会把空气排出，因此不必把生成的氢气转移至B中，C错误；D项，若生成的氢气过多，超过了量气装置的量程，则无法测得生成氢气的体积，但是要保证合金中的Al完全反应才能计算出Al的含量，NaOH必须足量，因此需要控制合金的用量，以防止生成的气体过多，D错误；故选B；

（2）若改为普通分液漏斗，则放入锥形瓶中的NaOH溶液的体积也会被算作生成氢气的体积，从而使计算出的Al质量偏大，铁铝合金中铝含量偏大。

5．Ⅰ．由三种常见元素组成的化合物A，按如下流程进行实验。

气体B、C、D均无色、无臭，B、D是纯净物；浓硫酸增重3.60g，碱石灰增重17.60g；溶液F焰色反应呈黄色。

请回答：

（1）组成A的非金属元素是_____________，气体B的结构简式_____________。

（2）固体A与足量水反应的化学方程式是_____________。

（3）一定条件下，气体D可能和FeO发生氧化还原反应，试写出一个可能的化学方程式_____________________________________。

Ⅱ．某兴趣小组为验证卤素单质的氧化性强弱，向NaBr溶液中通入一定量Cl2，将少量分液漏斗中溶液滴入试管中，取试管振荡，静止后观察现象。

实验装置如图：

（4）说明氧化性Br2＞I2的实验现象是_____________________________________。

（5）为了排除Cl2对溴置换碘实验的干扰，需确认分液漏斗中通入Cl2未过量。

试设计简单实验方案检验____________________________。

【答案】

（1）碳（C）和氢（H）CH≡CH

（2）NaHC2+H2O=NaOH+C2H2↑（3）CO2+2FeO

Fe2O3+CO

（4）试管内溶液分层，且下层为紫红色，上层无色

（5）取分液漏斗中上层少量溶液于试管中，向试管中通入Cl2，若试管中溶液出现红棕色，说明有溴单质生成，可确定氯气未过量

【解析】

Ⅰ．气体B在氧气中燃烧生成气体C，100℃时，气体C通过浓硫酸，浓硫酸增重3.60g，增重的质量为H2O的质量，气体B、C、D均无色、无臭，B、D是纯净物；气体D能被碱石灰吸收，则D为CO2，碱石灰增重17.60g，即CO2的质量为17.60g，根据以上分析可得B和氧气反应生成CO2和H2O，B由C、H两种元素组成，CO2的物质的量为

=0.4mol，则碳元素的物质的量为0.4mol，H2O的物质的量为

=0.2mol，则氢元素的物质的量为0.4mol，气体B标况下的体积为4.48L，则B的物质的量为

=0.2mol，由碳、氢元素的物质的量与B的物质的量关系，可得B的化学式为C2H2，溶液F焰色反应呈黄色，则F中含有Na元素，根据反应流程，A、E中均含有Na元素，碱性溶液E与0.2molHCl恰好完全反应生成中性的F溶液，则F为NaCl，则n（Na）=n（Cl）=n（HCl）=0.2mol，由三种常见元素组成的化合物A，与足量的水反应生成B和E，A中应含有C和Na元素，A的质量为9.6g，则第三种元素的质量为9.6g-0.4mol×12g/mol-0.2mol×23g/mol=0.2g，则A为C、H、Na三种元素组成，物质的量分别为0.4mol、0.2mol、0.2mol，则A的化学式为NaHC2。

（1）组成A的非金属元素是碳（C）和氢（H），气体B为C2H2，结构简式CH≡CH；

（2）固体A与足量水反应的化学方程式是NaHC2+H2O=NaOH+C2H2↑；（3）根据分析，D为CO2，一定条件下，气体CO2可能和FeO发生氧化还原反应，CO2中碳元素为+4价，属于碳元素的最高价，具有氧化性，FeO中Fe元素为+2价，具有一定的还原性，可能的化学方程式CO2+2FeO

Fe2O3+CO。

Ⅱ．向NaBr溶液中通入一定量Cl2，溶液由无色变为红棕色，证明有溴单质生成，发生反应Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2，将分液漏斗中反应后的溶液加入到盛有含有四氯化碳的KI溶液中，取试管振荡，静置后，试管内溶液分层，且下层为紫红色，上层无色，说明试管内由碘单质生成，发生反应为Br2+2KI=2KBr+I2，根据实验中发生的氧化还原反应，结合氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性分析氧化性强弱。

（4）将分液漏斗中反应后的溶液加入到盛有含有四氯化碳的KI溶液中，取试管振荡，静置后，试管内溶液分层，且下层为紫红色，上层无色，说明试管内由碘单质生成，发生反应为Br2+2KI=2KBr+I2，反应中Br2为氧化剂，I2为氧化产物，氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，说明氧化性Br2＞I2；（5）为了排除Cl2对溴置换碘实验的干扰，需确认分液漏斗中通入Cl2未过量。

由于溴单质的密度比水大，在溶液的下层，取分液漏斗中上层少量溶液于试管中，向试管中通入Cl2，若试管中溶液出现红棕色，说明有溴单质生成，可确定氯气未过量。

6．I．化合物甲和化合物乙的混合粉末是汽车安全气囊中存放的化学物质，经组成分析，确定该混合粉末仅含Na、Fe、N、O四种元素。

为研究安全气囊工作的化学原理，进行以下实验操作：

请回答下列问题：

（1）工业上冶炼单质2的化学方程式为__________________________；

（2）若化合物丙在空气中转化为碳酸氢盐，则反应的化学方程式为________；

（3）化合物甲可用下列方法制备：

30℃时，将水合肼（N2H4•H2O）、亚硝酸甲酯（CH3ONO）、NaOH混合，充分反应后先回收得到CH3OH，母液降温结晶，过滤得到化合物甲。

写出用该法制备化合物甲的化学反应方程式___________________________________。

II．晶体硅是一种重要的非金属材料。

实验室用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下（热源及夹持装置略）。

制备纯硅的主要反应为：

SiHCl3+H2=Si（纯）+3HCl

已知①SiHCl3沸点33.0℃，上述反应在1000~1100℃进行；②SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃。

请回答下列问题：

（1）下列说法不正确的是___________；

A．装置B中的溶液可以是浓硫酸

B．装置C中的烧瓶需要加热，其目的是使滴入烧瓶中的SiHCl3气化

C．装置D中观察到的现象是有固体物质生成

D．装置D可以采用普通玻璃管代替石英管

E．为保证制备纯硅实验的成功，关键的操作步骤有检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及排尽装置中的空气、干燥气体

F.尾气处理装置中可以将导管直接插入盛有NaOH溶液的烧杯中

（2）为检验某粗硅中存在的铁元素，可采取的实验操作方法是___________________。

【答案】I．

（1）Fe2O3+3CO

2Fe+3CO2

（2）Na2O+2CO2+H2O=2NaHCO3

（3）N2H4·H2O+CH3ONO+NaOH==NaN3+CH3OH+3H2O

II．

（1）DF

（2）取样品，先加入足量NaOH溶液，充分反应后过滤，在滤渣中加入一定量稀硫酸充分反应，在反应后的溶液中滴加氯水，再滴加KSCN溶液，若溶液变红，说明存在Fe元素

【解析】I．化合物甲和化合物乙的混合粉末仅含Na、Fe、N、O四种元素，将13.0g化合物甲加热，使其完全分解，生成氮气和单质1，则甲中含有两种元素，其中一种为N元素，单质1在