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章末綜合測評(四)　材料家族中的元素 (時間45分鐘，滿分100分) 一、選擇題(本題包括12小題，每小題4分，共計48分) 1．在煉鐵、制玻璃和制水泥三種工業(yè)生產中，都需要的原料是(　　) A．生石灰　　B．石灰石　　C．石英　　　D．純堿 【解析】　煉鐵用到的原料有鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石等，制玻璃用到石灰石、純堿和石英，制水泥的原料為石灰石和黏土，因此三種工業(yè)生產中都用到石灰石作原料。 【答案】　B 2．下列物質：①氫氟酸；②濃H2SO4；③燒堿溶液；④Na2CO3固體；⑤氧化鈣；⑥ 濃HNO3，其中在一定條件下能與SiO2反應的有(　　) A．①②⑥ B．全部 C．①③④⑤ D．②③⑥ 【解析】　SiO2為酸性氧化物，可與燒堿溶液、CaO等物質反應，高溫條件下可與Na2CO3反應，可與氫氟酸反應，不能與濃硫酸、濃硝酸等發(fā)生反應。 【答案】　C 3.將40 mL 1.5 molL－1的CuSO4溶液與 30 mL 3 mol L－1的NaOH溶液混合，生成淺藍色沉淀，假如溶液中c(Cu2＋)或c(OH－)都已變得很小，可忽略，則生成沉淀的組成可表示為(　　) A．Cu (OH)2 B．CuSO4Cu (OH)2 C．CuSO42Cu (OH)2 D．CuSO43Cu (OH)2 【解析】　根據離子守恒可得沉淀中Cu2＋與OH－的物質的量之比應為2∶3，故答案為D。 【答案】　D 4．科學家提出硅是“21世紀的能源”，這主要是由于作為半導體材料的硅在太陽能發(fā)電過程中具有重要的作用。下列關于硅的說法中正確的是(　　) A．自然界中硅的貯量豐富 B．自然界中存在大量單質硅 C．高純度的SiO2被用于制作計算機芯片 D．光導纖維的主要成分是Si 【解析】　制作計算機芯片使用的為晶體硅，制作光導纖維用的是SiO2。 【答案】　A 5．下列圖中，能表示將Ba(OH)2溶液逐滴加入到Al2(SO4)3溶液中，產生沉淀的質量W與加入Ba(OH)2溶液的體積V的關系的是(　　) 【解析】　當向Al2(SO4)3溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液時，首先發(fā)生的離子反應有兩個：Ba2＋＋SO===BaSO4↓、Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓；當把硫酸根離子和鋁離子都沉淀完全之后，再加入Ba(OH)2溶液，由于Ba(OH)2是強堿，會將Al(OH)3溶解，所以圖像的變化趨勢應該是先生成最大量沉淀，然后沉淀再部分溶解，當Al(OH)3溶解完全之后，沉淀的量就不再發(fā)生變化了。 【答案】　C 6．某溶液中有Cu2＋、NH、Fe2＋和Al3＋四種離子，若向其中加入過量的氫氧化鈉溶液，微熱并攪拌，再加入過量鹽酸，溶液中大量減少的陽離子是(　　) A．Cu2＋和Al3＋ B．NH和Fe2＋ C．Fe2＋和Al3＋ D．Cu2＋、Fe2＋和Al3＋ 【解析】　溶液中加入過量的氫氧化鈉溶液后，四種離子分別轉化為氫氧化銅沉淀、一水合氨、氫氧化亞鐵沉淀、Na[Al(OH)4]。微熱并攪拌后，氫氧化銅沉淀、Na[Al(OH)4]無變化，而一水合氨部分分解并揮發(fā)出氨氣，氫氧化亞鐵沉淀轉化為氫氧化鐵沉淀。再加入過量鹽酸后，NH、Fe2＋大量減少。 【答案】　B 7．(2016德州高一檢測)下列各項操作中，發(fā)生“先產生沉淀，后沉淀又溶解”現象的是(　　) ①向AlCl3溶液中通入過量的NH3 ②向Fe(OH)3膠體中逐滴加入過量的稀硫酸 ③向水玻璃中逐滴加入過量的鹽酸 ④向Ca(OH)2溶液中通入過量的CO2 A．②④ B．①④ C．①③ D．①② 【解析】?、俾然X與一水合氨反應生成氫氧化鋁，只產生沉淀，沉淀不溶解，故①不選；②Fe(OH)3膠體中逐滴加入過量的稀硫酸，膠體先發(fā)生聚沉得到氫氧化鐵沉淀，再加硫酸，氫氧化鐵與硫酸發(fā)生酸堿中和反應生成可溶性硫酸鐵，所以先產生沉淀，后沉淀又溶解，故②選；③水玻璃為硅酸鈉的水溶液，硅酸鈉與鹽酸反應生成不溶于酸的硅酸沉淀，所以只產生沉淀，沉淀不溶解，故③不選；④向Ca(OH)2溶液中通入過量的CO2先生成碳酸鈣沉淀，繼續(xù)通入二氧化碳，碳酸鈣、水和二氧化碳反應生成可溶性的碳酸氫鈣，所以先產生沉淀，后沉淀又溶解，故④選。 【答案】　A 8．(2016溫州高一檢測)某一紅色粉末可能是Fe2O3、Cu2O其中一種或二者混合物，將粉末放入足量稀硫酸(已知Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O)中，觀察分析該粉末組成下列合理的是(　　) A．若固體完全溶解，則粉末中不可能有Cu2O B．若固體不能完全溶解，則粉末中肯定有Cu2O C．若固體完全溶解，溶液中再加KSCN，變紅，則原粉末僅是Fe2O3 D．若固體不能完全溶解，溶液中再加KSCN，不變紅，則原粉末僅是Cu2O 【解析】　Fe2O3溶于酸后產生Fe3＋可以溶解銅，因此固體完全溶解并不能代表固體中一定沒有Cu2O，故A、C錯誤；而有固體殘留則表明肯定有銅生成，所以固體中一定有Cu2O，故B正確；但同時也不能排除有Fe2O3的存在，有銅殘留時表明所有的Fe3＋已全部被還原為Fe2＋，因此加入KSCN不顯紅色，所以D錯誤。 【答案】　B 9．將一定質量的金屬鈉放入100 mL 0.25 mol/L的氯化鋁溶液中，反應后得到無色澄清溶液，其中除水外只含氯化鈉和四羥基合鋁酸鈉，則加入金屬鈉的質量是(　　) A．2.3 g B．1.725 g C．0.575 g D．3.45 g 【解析】　n(NaOH)＝4n(AlCl3)＝40.1 L0.25 mol/L＝0.1 mol， 由于n(Na)＝n(NaOH)，則 m(Na)＝23 g/ mol0.1 mol＝2.3 g。 【答案】　A 10．等體積的AlCl3和NaOH溶液混合后，沉淀物中含鋁的質量與溶液中含鋁的質量相等，則AlCl3和NaOH兩種溶液的物質的量濃度之比為(　　) A．可能為1∶3 B．可能為2∶3 C．一定為1∶4 D．一定為2∶7 【解析】　AlCl3和NaOH溶液混和有沉淀物生成，可能有兩種情況：①NaOH不足量，②NaOH部分過量。假設溶液中含有2 mol的AlCl3，如果為第一種情況生成1 mol Al(OH)3沉淀，溶液中還剩余1 mol AlCl3，所以耗NaOH 3 mol，則B正確。如果為第二種情況，則生成1 mol Al(OH)3,1 mol [Al(OH)4]－，共消耗NaOH為7 mol。所以也可能比值為2∶7，D錯誤。 【答案】　B 11．下表各組物質中，滿足右圖物質一步轉化關系的選項是(　　) 選項 X Y Z A Na NaOH NaHCO3 B Cu CuSO4 Cu(OH)2 C C CO CO2 D Si SiO2 H2SiO3 【解析】　A項NaHCO3不能一步轉化為Na，B項Cu(OH)2不能一步轉化為Cu，D項SiO2不能一步轉化為H2SiO3，H2SiO3也不能一步轉化為Si。 【答案】　C 12．有一粗硅，含鐵雜質，取等質量的樣品分別投入足量的稀鹽酸和足量的稀氫氧化鈉溶液中，放出等量的氫氣，則該粗硅中鐵和硅的關系正確的是(　　) A．物質的量比為1∶1 B．物質的量比為2∶1 C．質量比為1∶1 D．質量比為2∶1 【解析】　粗硅與鹽酸反應是鐵與鹽酸反應：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑；粗硅與堿反應是硅與堿反應：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑，因放出等量氫氣，則鐵與硅的物質的量之比為2∶1，質量比為4∶1。 【答案】　B 二、非選擇題(本題包括4小題，共計52分) 13．(12分)(2016天水高一檢測)某氧化鋁樣品中含有氧化鐵和二氧化硅雜質，現欲制取純凈的氧化鋁，某同學設計如下的實驗方案?；卮鹣铝袉栴}： (1)沉淀A的成分是________(填化學式)，沉淀B的成分是________(填化學式)； (2)濾液A中若加入過量的鐵粉，可能發(fā)生的所有離子方程式為______________、________________； (3)操作Ⅰ的名稱是____________，其中玻璃棒的作用是__________． 【解析】　由分離流程可知，氧化鋁樣品中含有氧化鐵和二氧化硅雜質，加入過量鹽酸，氧化鋁與過量鹽酸反應生成氯化鋁，氧化鐵和鹽酸反應生成氯化鐵，二氧化硅不與鹽酸反應，則操作I為過濾，得到沉淀A為SiO2，濾液A中含氯化鋁、氯化鐵、鹽酸，再加入過量NaOH，氯化鋁與堿反應生成四羥基合鋁酸鈉和氯化鈉，氯化鐵與堿反應生成氫氧化鐵沉淀和氯化鈉，鹽酸與堿反應生成氯化鈉，過濾，得到沉淀B為Fe(OH)3，濾液中有Na[Al(OH)4]、NaCl、NaOH，再通入過量的二氧化碳，與Na[Al(OH)4]反應生成Al(OH)3，分解生成氧化鋁。 (1)由上述分析可知，沉淀A為SiO2，沉淀B為Fe(OH)3。 (2)濾液A中含氯化鋁、氯化鐵、鹽酸，則濾液A中若加入過量的鐵粉，可能發(fā)生的所有離子方程式為Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe＋2Fe3＋===3 Fe2＋。 (3)由上述分析可知，操作I為過濾，玻璃棒的作用為引流。 【答案】　(1)SiO2　Fe(OH)3 (2)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑　Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ (3)過濾　引流 14．(12分)下列物質(均為中學化學常見物質)轉化關系圖中，D為紅棕色粉末(反應條件及部分反應物、產物未全部說明)，B、C、E為常見單質，A、D為氧化物。 根據圖示轉化關系填寫下列空白： (1)寫出下列物質的化學式A______________________，B______________________，G______________________。 (2)C與D的混合物通常稱_______________________(填名稱)。 (3)寫出下列化學方程式或離子方程式 I＋J→K_________________________________(離子方程式)。 G＋B→H________________________________(化學方程式)。 【解析】　由“D為紅棕色粉末”可知D為Fe2O3，然后逆推可得H為Fe(OH)3，G為Fe(OH)2，F為FeCl2，E為Fe。由圖知，A既能與酸反應，又能與堿反應，可知A為氧化鋁。由此不難推得其它答案。 【答案】　(1) Al2O3　O2　Fe(OH)2　(2) 鋁熱劑　(3)Al3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 15．(16分)在生產和生活中，金屬材料幾乎無處不在。 (1)金屬的用途和性質緊密相關。已知金屬的物理性質有①導熱性、②導電性、③延展性。請在下面金屬用途后填上金屬性質對應的序號。 金屬的用途 對應的金屬物理性質 用鋁錠制成包裝用的鋁箔 用鐵、鋁等做炊具 電信業(yè)中大量使用的銅絲、金屬電纜 (2)鋁是一種活潑金屬，具有較強的還原性。 ①金屬鋁在高溫下與三氧化二鐵反應，2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，稱為鋁熱反應。試用雙線橋法表示電子轉移情況：____________________。 該反應中________(填寫化學式)是氧化劑，________是還原劑(填寫化學式)。反應中生成1 mol Fe時，轉移________mol電子。 ②能否用鋁制容器盛裝NaOH溶液？________(填“能”或“不能”)，用化學方程式解釋：___________________________________________________ ____________________________________________________________。 【答案】　(1)③?、佟、? (2)① Fe2O3　Al　3?、诓荒? 2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ 16．(12分)(2016天水高一檢測)將鎂、鋁的混合物共0.2 mol，溶于200 mL 4 molL﹣1的鹽酸溶液中，然后再滴加2 molL﹣1的NaOH溶液。請回答下列問題： (1)若在滴加NaOH溶液的過程中，沉淀質量m隨加入NaOH溶液的體積V變化情況如圖所示。當V1＝160 mL時，則金屬粉末中n (Al)＝________________________mol。 (2)0～V1段發(fā)生的反應的離子方程式為______________________________； (3)若在滴加NaOH溶液的過程中，欲使Mg2＋、Al3＋剛好沉淀完全，則滴入NaOH溶液的體積V(NaOH)＝______________________mL； (4)若鎂、鋁的混合物仍為0.2 mol，其中鎂粉的物質的量分數為a，改用200 mL 4 molL﹣1的硫酸溶解此混合物后，再加入840 mL 2 molL﹣1的NaOH溶液，所得沉淀中無Al(OH)3，則a的取值范圍為________________。 【解析】　(1)當V1＝160 mL時，此時，溶液是MgCl2、AlCl3和NaCl的混合液， 由Na＋離子守恒可知，n(NaCl)＝n(Na＋)＝n(NaOH)＝0.16 L2 mol/L＝0.32 mol， 200 mL 4 molL－1的鹽酸溶液中含有氯化氫的物質的量為：4 mol/L0.2L＝0.8 mol， 設混合物中含有MgCl2 x mol、AlCl3為y mol，則： 根據Mg原子、Al原子守恒有：x＋y＝0.2， 根據Cl－離子守恒有：2x＋3y＝0.8－0.32＝0.48， 聯立方程解得：x＝0.12、y＝0.08， 所以金屬粉末中：n(Mg)＝0.12 mol、n(Al)＝y(tǒng)＝0.08 mol。 (2)0～V1段，滴入氫氧化鈉溶液后沒有生成沉淀，說明鹽酸過量，滴入的氫氧化鈉與氯化氫反應生成氯化鈉和水，反應的離子方程式為：H＋＋OH－===H2O。 (3)當溶液中Mg2＋、Al3＋恰好沉淀完全時，此時，溶液是NaCl溶液，根據Cl－離子和Na＋離子守恒有：n(Na＋)＝n(NaCl)＝(HCl)＝4 mol/L0.2 L＝0.8 mol， 所以需要加入氫氧化鈉溶液體積為：V(NaOH)＝＝0.4 L＝400 mL。 (4)由于為金屬混合物，則a＜1，Al的物質的量為：0.1(1－a) mol，反應后的混合溶液，再加入840 mL 2 molL－1的NaOH溶液，所得沉淀中無Al(OH)3，則溶質為硫酸鈉、四羥基合鋁酸鈉，根據鋁元素守恒可知：n[Na[Al(OH)4]＝0.1(1－a) mol， 根據鈉離子守恒，應滿足：n(NaOH)≥2n(Na2SO4)＋n[Na[Al(OH)4]，即0.842≥20.24＋0.1(1－a)， 解得：a≥0.6， 所以a的取值范圍為：故0.6≤a＜1。 【答案】　(1)0.08 (2)H＋＋OH－===H2O； (3)400 (4)0.6≤a＜1