元素化合物知识的综合应用.docx

1、元素化合物知识的综合应用 元素化合物知识的综合应用1 (18分)（1）硫酸是一种重要的含氧酸。实验室用浓硫酸与乙二酸(H2C2O4)晶体共热，可获得CO与CO2的混合气体，再将混合气进一步通过 (填一种试剂的名称)即可得纯净干燥的CO。在此反应中，硫酸体现了 性质。（2）净水丸能对饮用水进行快速的杀菌消毒，药丸通常分内外两层。外层的优氯净Cl2Na(NCO)3先与水反应，生成次氯酸起杀菌消毒作用；几分钟后，内层的亚硫酸钠(Na2SO3)溶出，可将水中的余氯(次氯酸等)除去。优氯净中氯元素的化合价为 。亚硫酸钠将水中多余次氯酸除去的离子反应方程式为 。亚硫酸钠溶液在空气中易变质，请写出检验亚硫酸

2、钠溶液是否变质的方法 。无水亚硫酸钠隔绝空气加热到600便开始分解，分解产物是硫化钠和另一固体。请写出无水亚硫酸钠受热分解的反应方程式 。（3）某无机盐M是一种优良的氧化剂，为确定其化学式，某小组设计并完成了如下实验：已知：无机盐M仅由钾离子和一种含氧酸根组成，其分子中的原子个数比为2:1:4；上图中，将1.98g该无机盐溶于水，滴加适量稀硫酸后，再加入1.12g还原铁粉，恰好完全反应得混合溶液N；该小组同学将溶液N分为二等份，分别按路线、路线进行实验；在路线中，首先向溶液N中滴加适量KOH至元素X刚好沉淀完全，过滤后将沉淀在空气中充分灼烧得纯净的Fe2O3粉末1.20g；再将滤液在一定条件下

3、蒸干，只得到3.48g纯净的不含结晶水的正盐W。请按要求回答下列问题：由路线的现象可知，溶液N中含有的阳离子是 。由实验流程图可推得，含氧酸盐W的化学式是 ；由路线可知，1.98g无机盐M中所含钾元素的质量为 g。无机盐M与1.12g还原铁粉恰好完全反应生成溶液N的化学反应方程为 。【答案】（1） 碱石灰(CaO或NaOH固体) (2分) 脱水性 (1分)（2）+1价 (1分)SO32+HClO=SO42+Cl+H+ (2分)取适量固体于试管，加水溶解，滴加过量盐酸至无气体放出，再滴加BaCl2，有白色沉淀生成证明试样已经变质 (2分) (2分)（3）Fe2+(2分) K2SO4(2分) 0.

4、78g(2分)2Fe+K2FeO4+4H2SO4=3FeSO4+K2SO4+4H2O(2分)钾元素的质量为。M是一种钾离子和一种含氧酸根离子组成的无机盐，根据其原子个数比为2:1:4，可确定M的化学式为K2FeO4，无机盐M中铁为+6价，与还原铁粉发生氧化还原反应，生成硫酸亚铁溶液(溶液N中含有Fe2+)，根据守恒思想配平化学方程式得2Fe+K2FeO4+4H2SO4=3FeSO4+K2SO4+4H2O。考点：考查常见无机物的性质、物质提纯、实验设计、化学方程式书写、化学计算和物质推断等。2（14分）铝是地壳中含量最高的金属元素，其单质、合金及其化合物在生产生活中的应用日趋广泛，铝土矿是生产铝

5、及其化合物的重要原料。（1）铝元素在元素周期表中的位置是 。（2）铝电池性能优越，铝一空气电池以其环保、安全而受到越来越多的关注，其原理如图所示。该电池的总反应化学方程式为 ；电池中NaCl的作用是 。以铝一空气电池为电源电解KI溶液制取KIO3（石墨为电极材料）时，电解过程中阳极的电极反应式为 。某铝一空气电池的效率为50%，若用其作电源电解500mL的饱和NaCl溶液，电解结束后，所得溶液（假设溶液电解前后体积不变）中NaOH的浓度为0.3 molL1，则该过程中消耗铝的质量为 （3）氯化铝广泛用于有机合成和石油工业的催化剂，聚氯化铝也被用于城市污水处理。氯化铝在加热条件下易升华，气态氯化

6、铝的化学式为Al2Cl6，每种元素的原子最外层均达到8电子稳定结构，则其结构式为 。将铝土矿粉与碳粉混合后加热并通入氯气，可得到氯化铝，同时生成CO，写出该反应的化学方程式 。【答案】（14分）（1）第三周期第A族（2分）（2）4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3（2分）增强溶液的导电能力（2分）I-+3H2O-6e-=IO3-+6H+ （2分） 2.7g （2分）（3）（2分）Al2O3+3C+3Cl22AlCl3+3CO. （2分）【解析】试题分析：（1）13号元素铝元素原子的核外电子排布是2、8、3，其在元素周期表中的位置是第三周期第A族；（2）在负极发生反应：4Al-12e-=4

7、Al3+；在正极发生反应：3O2+6H2O+12e-+4Al3+=4Al(OH)3。总反应方程式是4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3。电池中NaCl的作用是电解质，提供自由移动的离子，增强溶液的导电能力；以铝一空气电池为电源电解KI溶液制取KIO3（石墨为电极材料），溶液中的阴离子放电，由于放电能力：I-OH-，所以I-在阳极放电，阳极的电极反应式为I-+3H2O-6e-=IO3-+6H+；NaCl溶液电解的方程式是：2NaCl2H2OCl2H22NaOH，每产生2mol的NaOH,转移2mol的电子，n(NaOH)= 0.3 mol/L0.5L=0.15mol，铝一空气电池的效率为5

8、0%，所以转移电子的物质的量是0.15mol50%=0.30mol,Al是+3价的金属，所以反应消耗的Al的物质的量是0.30mol3=0.10mol，其质量是m(Al)= 0.10mol27g/mol=2.7g；（3）氯化铝在加热条件下易升华，说明该物质是分子晶体，在气态氯化铝的化学式为Al2Cl6，每种元素的原子最外层均达到8电子稳定结构，则其结构式为；将铝土矿粉与碳粉混合后加热并通入氯气，可得到氯化铝，同时生成CO，根据元素守恒及电子守恒可得该反应的化学方程式是Al2O3+3C+3Cl22AlCl3+3CO。考点：考查元素在周期表中的位置、原电池、电解池反应原理及应用、物质结构式、反应方

9、程式的书写的知识。3（15分）固体A可用于工业上生产硫酸，各物质间转化如下图。其中C为红棕色粉末，D为能使品红溶液褪色的无色气体。请回答：（1）F的电子式为_。（2）若测得生成C和D的质量比为5:8，则A的化学式为_。（3）将D通入H溶液中发生反应的离子方程式为_。（4）物质的量浓度均为0.lmol/L的G和H的混合溶液中，离子浓度由大到小的顺序为_。（5）有人用电解某饱和溶液的方法同时制备G的浓溶液和浓氢氧化钠溶液，如图所示。则：a端为电源的_（填“正极”或“负极”）。N口收集的物质为_（填化学式，下同。）；Q口收集的为_浓溶液。某物质的饱和溶液最好选用_（填试剂名称）。阳极的电极反应式为_

10、。（6）检验H中金属阳离子的方法_。【答案】（15分）（1） （1分） （2）FeS2 （1分）（3）2Fe3+SO22H2O2Fe2+SO424H+ （2分）（4）c(SO42)c(H+)c(Fe3+)c(OH) （2分）（5）负极（1分） H2 （1分） H2SO4 （1分）饱和硫酸钠溶液 （2分） 4OH4e2H2OO2（2分）（6）取少量H溶液于洁净试管中，滴加KSCN溶液，溶液变成血红色，则其阳离子为Fe3+。（其他合理答案也给分）（2分）考点：根据元素化合物的性质进行推断、离子浓度的比较、电极反应式的分析与判断、铁离子的检验等知识。4（14分）已知C、D、G、I为短周期元素形成的单

11、质，D、G、I常温下为气态，且G为黄绿色；形成D 的元素原子的最外层电子数是次外层的3倍；B的焰色反应呈紫色（透过蓝色钴玻璃）；K为红棕色粉末。其转化关系如图。请回答：（1）工业上制C用A不用H的原因 。（2）写出C与K反应的化学方程式 ，该反应的反应物总能量 （填“大于”或“小于”）生成物总能量。（3）L是目前应用最广泛的金属，用碳棒作阳极，L作阴极，接通电源（短时间）电解E水溶液的化学方程式 。（4）写出E物质的电子式 。（5）J与H反应的离子方程式为 。（6）写出G与熟石灰反应制取漂白粉的化学方程式 。【答案】（1）氯化铝是共价化合物，熔融状态下不导电；（2）2Al+Fe2O3 Al2O

12、3+2Fe； 大于；（3）2KCl+2H2O 2KOH+H2+Cl2；（4）；（5）Al3+3AlO2+6H2O=4Al(OH)3；（6）2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。【解析】试题分析：D元素原子的最外层电子数是次外层的3倍，则D：O，B的焰色反应成紫色，说明含有K元素，G为黄绿色，G：Cl2，K为红棕色粉末，说明K：Fe2O3，CFe2O3LA，L是常用的金属，则C：Al、A：Al2O3，AlCl2H。则H：AlCl3，B催化剂加热生成O2，B：KClO3、E：KCl，电解氯化钾水溶液生成KOH、Cl2、H2，F：KOH、I：H2，氢氧化铝表现两性，与过

13、量的氢氧化钾反应生成KAlO2，（1）氯化铝是共价化合物，熔融状态下不导电；（2）此反应是铝热反应：2AlFe2O3Al2O33Fe；（3）根据电解池的工作原理，阳极是碳棒作电极，阴离子在此电极放电，Cl的放电顺序大于OH的：2Cl2e=Cl2，铁作阴极，阳离子在此放电：2H2O+2e=H22OH，总电极反应式：2KCl+2H2O 2KOH+H2+Cl2；（4）KCl是离子化合物，电子式：；（5）Al3、AlO2两者发生双水解反应，Al3+3AlO2+6H2O=4Al(OH)3 ；（6）Cl2和熟石灰发生歧化反应：2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。考点：考查无

14、机物的推断。5（14分）AI都是由短周期元素组成的常见物质，它们之间的转化关系如下图所示。已知：A为气体，其水溶液呈碱性；D、F均能与人体血液中的血红蛋白结合而使人中毒；E可作为半导体材料。（1）化合物A的电子式为_。氧化物I中化学键类型：_。组成E单质的元素在元素周期表中的位置是_。图中物质所含元素原子的半径由大到小依次是（写元素符号）_。（2）反应的化学方程式为_。（3）将F与B按体积比2:1混合生成气体M，常温下测定M相对分子质量时，得到的实验值总是比理论值偏大，其原因是（用化学方程式表示）_。（4）某容积为V L的试管中充满F气体（标准状况下），若将该气体完全被水吸收，需通入B的物质的

15、量为（写含V的表达式）_mol，此时所得溶液中再通入气体A，恰好完全反应后所得溶液中各离子浓度由大到小依次为：_。【答案】【解析】试题分析：由题意可知AI都是由短周期元素组成的常见物质，A为气体，其水溶液呈碱性，故A为NH3，（1）化合物A的电子式为；A与单质B反应生成F、G两种氧化物，且F能与人体血液中的血红蛋白结合而使人中毒，故F为NO，故反应为氨气的催化氧化，故G为H2O；反应为H2O分解，故单质C为H2；反应为单质H与H2O高温反应生成H2，故单质H为C，氧化物D能与人体血液中的血红蛋白结合而使人中毒，D为CO，反应为C与氧化物I高温反应生成物为CO和单质E，单质E为半导体材料，故E为

16、Si，反应为工业用C还原SiO2；氧化物I为SiO2，化学键为共价键（极性共价键）；组成E单质的元素在元素周期表中的位置是第三周期第A族；图中元素为：H、C、N、O、Si五种元素；原子半径大小为：Si CNOH；（2）反应的化学方程式为SiO2+2C2CO+Si；（3）将F与B按体积比2:1混合生成气体M，常温下测定M相对分子质量时，得到的实验值总是比理论值偏大，其原因是2NO2N2O4；（4）某容积为V L的试管中充满F气体（标准状况下），若将该气体完全被水吸收，发生反应：4NO+O2+2H2O=2HNO3,故需通入B的物质的量为3V/(422.4)mol；此时所得溶液中再通入气体A，恰好完

17、全反应后所得溶液溶质为NH4NO3，溶液中NH4+水解，溶液呈酸性，故各离子浓度由大到小依次为c(NO3)c(NH4+)c(H+)c(OH)。考点：无机框图推断。6(18分）浓硝酸与浓盐酸混合过程中会产生少量的气体单质X、化合物M和无色液体，化合物M中所有原子均达到8电子的稳定结构。2molM加热分解生成lmol X和2mol无色气体Y，Y遇到空气呈现红棕色。（1）镁与气体X反应产物的电子式为 _。（2）浓硝酸和浓盐酸反应的化学方程式为 _。（3）化合物M水解生成两种酸，为非氧化还原反应，该反应的化学方程式为_。石油铁储罐久置未清洗易引发火灾，经分析研究，事故由罐体内壁附着的氧化物甲与溶于石油

18、中的气态氢化物乙按1:3反应生成的黑色物质丙自燃引起。某研究小组将一定量的丙粉末投人足量的浓盐酸中发生反应，得到4.8g淡黄色沉淀和气体乙，乙在标准状况下的密度为1.5179g/L，过滤后向滤液（假设乙全部逸出）中加人足量的NaOH溶液， 先出现白色沉淀，最终转变为红褐色沉淀，过滤、洗涤、灼烧后的固体质量为24g，已知气体乙可溶于水。请回答下列问题：（1）甲的化学式为_。（2）写出丙中非金属元素的离子结构示意图_。（3）丙在盐酸中反应的化学方程式：_。(离子方程式表示）（4）请设计合理的实验方案验证不同温度对丙与盐酸反应速率的影响（5）为消除火灾隐患，下列措施可行的是 _。A石油入罐前脱硫 B

19、定期用酸清洗罐体C罐体内壁涂刷油漆 D罐体中充入氮气【答案】.（1）；（2）HNO33HCl=Cl2NOCl2H2O；（3）NOClH2O=HNO2HCl； .（1）Fe2O3；（2）；（3）Fe2S34H=2H2SS2Fe2；（4）将盛有等浓度、等体积盐酸 的两个反应器置于不同温度的水浴中，加入等量的Fe2S3，观察黑色物质消失的快慢；（5）AD。【解析】试题分析：.Y遇到空气呈现红棕色，说明Y是NO，M中有N和O，根据问题（3）化合物M能水解生成两种酸，说明还含有Cl，根据2molM加热分解生成1molX和2molNO，且X为气态单质，得出：X：Cl2，M：NOCl，（1）镁和氯气反应生成

20、氯化镁，其电子式： ，（2）根据上述分析，X为Cl2，M为NOCl，无色液体为H2O，则反应方程式：HNO33HCl=Cl2NOCl2H2O；（3）M所有的原子都满足8电子稳定结构，M的结构式：O=NCl，其中氧的非金属性大于氮的，电子对偏向氧，氧显-2价，氮显+2价，氯的非金属性强于氮，电子对偏向氯，氯显-1价，氮显+1价，氮共显+3价，发生水解且非氧化还原应，发生的反应方程式：NOClH2O=HNO2HCl；乙在标准状况下的密度：1.5179gL1，根据M=22.4标，气体乙的摩尔质量M=22.41.5179=34g/mol，且乙是氢化物，则乙：H2S，滤液中投入足量的氢氧化钠溶液，先出现

21、白色沉淀，最终转变为红褐色沉淀，灼烧后的固体是Fe2O3且质量为24g，说明丙中含有Fe，淡黄色沉淀是S且质量4.8g，丙中含硫，设丙为FexSy，FexSy2xHCl=xH2S(yx)SxFeCl2，根据铁元素守恒，n(Fe2+)=242/160=0.3mol，根据反应方程式（y-x）/0.15=x/0.3，解得x/y=2/3，即丙为Fe2S3，从而推的该氧化物为铁的氧化物，设氧化物为FexOy，根据按1：3投入生成Fe2S3，反应方程式为：FexOy3H2SFe2S3H2O，根据原子守恒，水的系数为3，根据元素守恒，铁的氧化物为Fe2O3，（1）甲的化学式根据以上分析为Fe2O3；（2）丙

22、中的非金属是硫，原子序数是16，位于第三周期A族，原子结构示意图：；（3）分析过程中丙在浓盐酸中的反应方程式：Fe2S34H=2H2SS2Fe2；（4）因为验证不同温度对实验的影响，所以要求所加的盐酸的体积浓度要想灯，以及步Fe2S3的质量也要相等，步骤是：将盛有等浓度、等体积盐酸的两个反应器置于不同温度的水浴中，加入等量的Fe2S3，观察黑色物质消失的快慢；（5）A、根据信息事故由于溶于石油中的H2S引起的，则入罐前脱硫是消除火灾隐患的，正确；B、定期用酸清洗罐体，铁的氧化物和酸发生反应，对罐体产生破坏，错误；C、根据相似相溶，油漆会溶于石油，不能杜绝隐患，错误；D、充入氮气，避免了氧气的进

23、入，不能使Fe2S3自燃，正确，因此选项AD正确。考点：考查物质的推断、电子式的书写、化学反应方程式的书写等知识。7（共18分）()无机盐A是医学上常用的镇静催眠药，由两种元素组成。将其溶于水，通入适量黄绿色气体B，然后向反应后的溶液中加入四氯化碳并振荡、静置，溶液分层，下层液体呈橙红色。分液后取上层溶液，经元素分析，溶质为漂白粉的主要成分之一，往此溶液通入CO2和NH3可获得纳米材料E和铵态氮肥F。（1）无机盐A中阳离子的结构示意图 。（2）工业上制取漂白粉的化学反应方程式 。（3）CO2和NH3两气体中，应该先通入溶液中的是 （填化学式），写出制备E和F的离子反应方程式()某研究小组为了探

24、究一种浅绿色盐X（仅含四种元素，不含结晶水，M(X)908 gmol-1）的组成和性质，设计并完成了如下实验。取一定量的浅绿色盐X进行上述实验，充分反应后得到23.3g白色沉淀E、28.8g红色固体G和12.8g红色固体H。已知：（1）浅绿色盐X在570、隔绝空气条件下受热分解为非氧化还原反应。（2）常温下B呈液态且1个B分子含有10个电子请回答如下问题：（1）写出B分子的电子式 。（2）已知G溶于稀硝酸，溶液变成蓝色，并放出无色气体。请写出该反应的离子方程式为 。（3）X的化学式是 ，在隔绝空气、570温度下加热X至完全分解的化学反应方程式为 。（4）一定条件下，NH3与黑色固体C发生氧化还

25、原反应得到红色固体和气体丙（丙是大气主要成分之一），写出一个可能的化学反应方程式 ，设计一个实验方案探究 红色固体的成分 。【答案】（共18分）（1）（1分）（2）2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O（2分）（3）NH3（1分）2NH3+CO2+Ca2+H2O=CaCO3+2NH4+（2分）（1）（1分）（2）3Cu2O14H+2NO36Cu2+2NO7H2O（2分）（3）Cu4(OH)6SO4（2分）Cu4(OH)6SO44CuO+SO3+3H2O（2分）（4）3CuO2NH3N23Cu3H2O、6CuO2NH3N23Cu2O3H2O（其他答案合理均可）（2分）

26、红色固体的成分可能是Cu，或Cu2O，或Cu与Cu2O混合物。（1分）准确称取一定量的红色固体，在NH3气流中加热至恒重后，如式样无失重，则为Cu；如加热后失重，根据失重的量在试样总质量中的比例，即可推断出试样为Cu2O，或Cu与Cu2O混合物。（2分）（或其他合理答案）【解析】试题分析：（1）漂白粉的主要成分为氯化钙和次氯酸钙，所以阳离子为钙离子，结果示意图为：（2）用氯气和氢氧化钙反应生成氯化钙和次氯酸钙和水，方程式为：2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。（3）先通入氨气，因为氨气的溶解度大，会生成更多的产物，方程式为：2NH3+CO2+Ca2+H2O=Ca

27、CO3+2NH4+。.常温下B呈液态且1个B分子含有10个电子，说明是水，水和A结合生成D，与氯化钡生成白色沉淀，说明A为三氧化硫，生成D为硫酸，E为硫酸钡，23.3克硫酸钡的物质的量为0.1摩尔，则A为0.1摩尔三氧化硫，红色固体和硫酸反应生成蓝色溶液I，则I为硫酸铜，红色固体中有铜元素，红色固体H为铜，质量为12.8克，红色固体G的质量为28.8克，根据方程式分析，Cu2OH2SO4=CuSO4+H2O+Cu，说明红色固体G中只有氧化亚铜，没有铜，氧化亚铜的物质的量为0.2摩尔，黑色固体C为氧化铜，0.4摩尔。因为受热分解的反应为非氧化还原反应，所以说明原物质中含有0.4摩尔+2价铜，0.

28、1摩尔+6价硫，另外还有氢元素和氧元素，所以化学式写成Cu4(OH)6SO4。（1）水的电子式为：。（2）氧化亚铜和硝酸反应生成硝酸铜和一氧化氮和水，方程式为：3Cu2O14H+2NO36Cu2+2NO7H2O（3）通过前面分析得知化学式为：Cu4(OH)6SO4，其受热分解生成氧化铜和三氧化硫和水，Cu4(OH)6SO44CuO+SO3+3H2O。（4）氧化铜和氨气反应生成氮气和铜和水，或生成三期和氧化亚铜和水，红色固体的成分可能是Cu，或Cu2O，或Cu与Cu2O混合物。检验其成分可以准确称取一定量的红色固体，在NH3气流中加热至恒重后，如式样无失重，则为Cu；如加热后失重，根据失重的量在

29、试样总质量中的比例，即可推断出试样为Cu2O，或Cu与Cu2O混合物。或可以取一定量的红色固体，溶解于稀硫酸中，过滤出固体，若固体质量不变，说明固体只为铜，若固体质量改变，可以根据固体质量的数值计算氧化亚铜中是否含有铜。考点：物质的检验，化学式的确定8（16分)氮及其化合物在化学实验中有广泛应用：（1）请写出实验室用Cu和稀硝酸反应制备NO的离子方程式： ；（2）请设计实验，检验某可溶性固体物质中含有NH4+的操作、现象、结论： ；（3）实验室可用(NH4)2Cr2O7受热分解产生N2、Cr2O3和H2O来制备N2，请写出该分解反应的化学方程式： ；（4）有人发现重铬酸铵分解产物不仅含N2、Cr2O3和H2O，还含有NH3和O2，并指出伴随有显著的副反应发生：2(NH4)2Cr2O72Cr2O3+4NH3+2H2O+3O2；设计如下图所示实验装置，并通过实验方法验证了NH3和O2的存在(忽略空气中O2的干扰)。限选试剂：Na2S溶液、Na2SO3溶液、FeSO4溶液；限选仪器：试管、玻璃导管、漏斗、烧杯、胶头滴管图中试管口玻璃纤维的作用是 ；根据实验目的，选择一种试剂和最佳的仪器补全该实验