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專題15 元素及化合物綜合應用 （滿分60分 時間30分鐘） 姓名：_______________ 班級：_______________ 得分：_______________ 1．Ⅰ．中國傳統(tǒng)文化是人類文明的瑰寶，古代文獻中記載了大量古代化學的研究成果。回答下面問題。 （1）我國最原始的陶瓷約出現(xiàn)在距今12000年前，制作瓷器所用的原料是高嶺士，其晶體化學式是Al4[Si4O10](OH)8，用氧化物表示其組成為____。 （2）《本草綱目》中記載：“（火藥）乃焰消( KNO3)、硫磺、杉木炭所合，以為烽燧銃機諸藥者。”反應原理為：S+2KNO3+3CK2S+N2↑+3CO2↑，該反應的氧化劑是____ ，反應轉(zhuǎn)移4mol電子時，被S氧化的C有____mol。 （3）我國古代中藥學著作《新修本草》記載的藥物有844種，其中有關(guān)“青礬”的描述為：“本來綠色，新出窟未見風者，正如瑁璃…燒之赤色…?！蔽覈缙诳萍紖矔段锢硇∵m-金石類》 記載有加熱青礬時的景象：“青礬廠氣熏人，衣服當之易爛，載木不盛。”青礬就是綠礬( FeSO47H2O)。根據(jù)以上信息，寫出“青礬”受熱分解的化學方程式__________________________________ Ⅱ．“鋼是虎，釩是翼，鋼含釩猶如虎添翼”，釩是“現(xiàn)代工業(yè)的味精”。釩對稀酸是穩(wěn)定的，但室溫下能溶解于濃硝酸中生成VO2+。 （4）請寫出金屬釩與濃硝酸反應的離子方程式：_______________________________。 （5）V2O5是兩性氧化物，與強堿反應生成釩酸鹽(陰離子為VO43-)，溶于強酸生成含釩氧離子(VO2+)的鹽。請寫出V2O5分別與燒堿溶液和稀硫酸反應生成的鹽的化學式：________、________。 【答案】Al2O32SiO22H2OS，KNO31/6或0.17或0.1672FeSO47H2OFe2O3+SO3↑+SO2↑+14H2OV＋6H＋＋5NO3-===VO2+＋5NO2 ↑＋3H2ONa3VO4(VO2)2SO4 【解析】 【分析】 （4）根據(jù)電子得失守恒和元素守恒寫出方程式； （5）V2O5是兩性氧化物，與強堿反應生成釩酸鹽（陰離子為VO43－），溶于強酸生成含釩氧離子（VO2＋）的鹽，所以V2O5分別與燒堿溶液生成鹽的金屬陽離子是鈉離子、酸根離子為VO43－，由此書鹽的化學式，而溶于稀硫酸生成含釩氧離子（VO2＋）的鹽，所以陽離子是VO2＋，酸根是硫酸根，所以鹽的化學式為：（VO2）2SO4； 【詳解】 2FeSO4?7H2OFe2O3+SO2+SO3+14H2O，故答案為：2FeSO4?7H2OFe2O3+SO2+SO3+14H2O； （4）釩室溫下能溶解于濃硝酸中生成VO，故金屬釩與濃硝酸反應：V＋6H＋＋5NO3-===VO2+＋5NO2↑＋3H2O； (5)V2O5是兩性氧化物，與強堿反應生成釩酸鹽（陰離子為VO43－），溶于強酸生成含釩氧離子（VO2＋）的鹽，所以V2O5分別與燒堿溶液生成鹽的金屬陽離子是鈉離子、酸根離子為VO43－，所以鹽的化學式為Na3VO4，而溶于稀硫酸生成含釩氧離子（VO2＋）的鹽，所以陽離子是VO2＋，酸根是硫酸根，所以鹽的化學式為：（VO2）2SO4；V2O5是兩性氧化物，與強堿反應生成釩酸鹽（陰離子為VO43－）即：V2O5與強堿反應生成Na3VO4，V2O5與強酸反應生成(VO2)2SO4。 【點睛】解題關(guān)鍵：兩性、氧化還原反應的電子得失守恒、氧化還原方程式書寫等知識知識，難點（5）注意V2O5為兩性氧化物，可根據(jù)氧化鋁的兩性知識進行遷移應用。 2．設(shè)計如下實驗探究某礦石（僅含四種短周期元素）的組成和性質(zhì)，已知礦石含有一定的結(jié)晶水： （1）礦石的組成元素是 H、O 和_____、 ______（填元素符號），化學式為_____________。 （2）白色粉末3 溶于NaOH溶液的離子方程式是________。 【答案】Mg，SiMgSiO32H2O2OH-＋SiO2=SiO32-＋H2O 【解析】 根據(jù)流程圖，礦石灼燒后生成無色氣體1，冷凝后得到無色液體1，該無色液體為水，質(zhì)量為3.6g，物 (1)根據(jù)上述分析，礦石的組成元素是 H、O、Mg和Si，硅酸鎂的質(zhì)量為10g，物質(zhì)的量為=0.1mol，水的物質(zhì)的量為=0.2mol，因此化學式為MgSiO32H2O，故答案為：Mg；Si；MgSiO32H2O； (2)白色粉末3為二氧化硅， 溶于NaOH溶液的離子方程式為2OH-＋SiO2=SiO32-＋H2O，故答案為：2OH-＋SiO2=SiO32-＋H2O。 點睛：本題考查了物質(zhì)的組成和性質(zhì)的推斷。本題的難點是白色膠狀沉淀2和白色粉末3的判斷，可以根據(jù)反應物中有鹽酸結(jié)合白色粉末3能夠與氫氧化鈉溶液反應考慮。 3．A、B、C、D、E為中學化學常見的單質(zhì)或化合物，相互轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示(部分產(chǎn)物略去)。 (1)若A是能使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍的氣體；C、D均為空氣的主要成分；E是一種有毒氣體。 ①C的電子式為______________。 ②寫出反應Ⅰ的化學方程式____________________________。 ③寫出反應Ⅱ的化學方程式_______________________________。 (2)若A是淡黃色化合物；常溫下D是無色氣體；C中含有的陰、陽離子均為10電子粒子。 ①D的結(jié)構(gòu)式為____________，C中所含化學鍵的類型是____________________。 ②寫出反應Ⅰ的化學方程式__________________________。 ③寫出反應Ⅱ的化學方程式_________________________。 (3)將(2)中一定量的氣體D通入2 L C的溶液中，在所得溶液中逐滴加入稀鹽酸至過量，并將溶液加熱，產(chǎn)生的氣體與HCl物質(zhì)的量的關(guān)系如圖所示(忽略氣體的溶解和HCl的揮發(fā))。 ①O點溶液中所含溶質(zhì)的化學式為__________，常溫下a點溶液的pH________(填“>”、“＝”或“<”)7，a點溶液中各離子濃度由大到小的關(guān)系是________________________。 ②標況下，通入氣體D的體積為__________L，C溶液的物質(zhì)的量濃度為________molL－1。 【答案】4NH3＋5O24NO＋6H2O2NO＋2CON2＋2CO2O=C=O(極性)共價鍵、離子鍵2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOHNaOH、Na2CO3>c(Na＋)>c(Cl－)>c(HCO3-)>c(OH－)>c(H＋)>c(CO32-)44.82.5 【解析】 【分析】 根據(jù)氨氣和氧氣在催化劑、加熱條件下反應生成一氧化氮和水分析解答③； （2）若A是淡黃色固體化合物，A為Na2O2，常溫下D是無色氣體，D是CO2，C分子中含有的陰、陽離子均為10電子粒子，C為NaOH，過氧化鈉和二氧化碳反應生成B，B為Na2CO3，B和E反應生成氫氧化鈉分析； 根據(jù)D為CO2，C是NaOH，NaOH是離子化合物分析解答①； 根據(jù)二氧化碳和過氧化鈉反應生成碳酸鈉和氧氣及氫氧化鈣和碳酸鈉反應生成碳酸鈣和氫氧化鈉分析解答②③； 【詳解】 （1）若A是能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體，則A是NH3，C、D均為空氣的主要成分，且A和D能反應，則D是O2，C是N2，反應I為氨的催化氧化，則B是NO，E是一種有毒氣體，NO和有毒氣體反應生成氮氣，說明E具有還原性，為CO， ①C為N2，氮氣分子的電子式為 ； ②反應Ⅰ是氨氣和氧氣在催化劑、加熱條件下反應生成一氧化氮和水，化學方程式為4NH3＋5O24NO＋6H2O； ③反應Ⅱ是在催化劑條件下，一氧化氮和一氧化碳反應生成氮氣和二氧化碳，化學方程式為2NO＋2CON2＋2CO2； （2）若A是淡黃色固體化合物，A為Na2O2，常溫下D是無色氣體，D是CO2，C分子中含有的陰、陽離子均為10電子粒子，C為NaOH，過氧化鈉和二氧化碳反應生成B，B為Na2CO3，B和E反應生成氫氧化鈉， ①D為CO2，結(jié)構(gòu)式為O=C=O；C是NaOH，C分子中所含化學鍵的類型是離子鍵和共價鍵； ②反應Ⅰ是二氧化碳和過氧化鈉反應生成碳酸鈉和氧氣，化學方程式為：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2； ③反應Ⅱ是氫氧化鈣和碳酸鈉反應生成碳酸鈣和氫氧化鈉，化學方程式為Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH； （3）①分析圖象知，加入鹽酸時，開始沒有氣體產(chǎn)生，加到一定量時才產(chǎn)生氣體，根據(jù)1molNa2CO31molNaHCO31molCO2，可知O點溶液中含有氫氧化鈉和碳酸鈉；a點開始產(chǎn)生氣體，說明a點溶質(zhì)為碳酸氫鈉和氯化鈉，碳酸氫根離子電離程度小于水解程度，所以溶液呈堿性，即pH＞7； 根據(jù)上面的分析可知，a點時溶液中的溶質(zhì)是NaHCO3和NaCl，氯化鈉為強堿強酸鹽，鈉離子和氯離 ②從a點開始，碳酸氫鈉與鹽酸反應，消耗鹽酸的物質(zhì)的量的為2mol，碳酸氫鈉和鹽酸反應的物質(zhì)的量之比為1: 1，所以n(NaHCO3)為2mol，根據(jù)碳原子守恒，得n(NaHCO3)=n(CO2)=2mol，所以標況下，二氧化碳的體積=2mol22.4L/mol=44.8L；溶液完全消耗的鹽酸的物質(zhì)的量是5mol，溶液中的溶質(zhì)變?yōu)镹aCl，根據(jù)氯元素、鈉元素守恒得n(HCl)=n(NaCl)=n(NaOH)=5mol，所以c(NaOH)==2.5mol/L。 4．十九大報告中指出“持續(xù)實施大氣污染防治行動，打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”。SO2為大氣污染物，研究它的性質(zhì)對治理具有重要意義。在鋁基氧化銅作催化劑時，可利用天然氣脫除二氧化硫，并回收單質(zhì)硫（熔點為112.8℃，沸點為444.6℃）。 （1）①裝置中導管X的作用是：______________________________。 ②用裝置A制取SO2，則試劑的組合最好是_________（填字母）。 a. 18.4 mol/L H2SO4＋Cu b. 4 mol/L HNO3＋Na2SO3 c. 60% H2SO4＋K2SO3 ③水與Al4C3在裝置A中制取甲烷，其化學方程式為：________________。 （2）利用制得的CH4和SO2并結(jié)合B～G裝置驗證反應：CH4＋2SO2 .2S＋CO2＋2H2O生成的單質(zhì)S和CO2。 ①B裝置有三個作用，分別是________________________、充分混合CH4和SO2、觀察氣泡以便調(diào)節(jié)CH4和SO2的流速比約為1∶2。 ②實驗裝置依次連接的合理順序為B、_____________________（每個裝置只用一次）。 ③證明有CO2產(chǎn)生的現(xiàn)象為_____________________________。 ④G裝置中發(fā)生反應的離子方程式為_____________________________。 【答案】使液體順利滴入燒瓶中 c Al4C3+12H2O==4Al(OH)3↓+3CH4↑ 干燥CH4、SO2 D、C、G、F、E F中品紅不褪色，澄清石灰水變渾濁 2MnO4-+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+ 【解析】 （2）①如圖CH4和SO2的反應需要高溫條件下在硬質(zhì)玻璃管中進行，所以B中濃硫酸除了充分混合CH4和SO2、觀察氣泡以便調(diào)節(jié)CH4和SO2的流速比約為1∶2之外，還有干燥CH4和SO2的作用。②根據(jù)實驗目的是驗證CH4和SO2反應生成的單質(zhì)S和CO2，裝置C冷卻得到固體S單質(zhì)，用E裝置中澄清石灰水驗證CO2，為防止SO2對驗證實驗的干擾，必須先依次通過酸性高錳酸鉀和品