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專題15 元素及化合物綜合應(yīng)用 （滿分60分 時(shí)間30分鐘） 姓名：_______________ 班級(jí)：_______________ 得分：_______________ 1．Ⅰ．中國(guó)傳統(tǒng)文化是人類文明的瑰寶，古代文獻(xiàn)中記載了大量古代化學(xué)的研究成果?；卮鹣旅鎲?wèn)題。 （1）我國(guó)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(xué)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(jī)諸藥者?！狈磻?yīng)原理為：S+2KNO3+3CK2S+N2↑+3CO2↑，該反應(yīng)的氧化劑是____ ，反應(yīng)轉(zhuǎn)移4mol電子時(shí)，被S氧化的C有____mol。 （3）我國(guó)古代中藥學(xué)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(lái)綠色，新出窟未見風(fēng)者，正如瑁璃…燒之赤色…?！蔽覈?guó)早期科技叢書《物理小適-金石類》 記載有加熱青礬時(shí)的景象：“青礬廠氣熏人，衣服當(dāng)之易爛，載木不盛?！鼻嗟\就是綠礬( FeSO47H2O)。根據(jù)以上信息，寫出“青礬”受熱分解的化學(xué)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(duì)稀酸是穩(wěn)定的，但室溫下能溶解于濃硝酸中生成VO2+。 （4）請(qǐng)寫出金屬釩與濃硝酸反應(yīng)的離子方程式：_______________________________。 （5）V2O5是兩性氧化物，與強(qiáng)堿反應(yīng)生成釩酸鹽(陰離子為VO43-)，溶于強(qiáng)酸生成含釩氧離子(VO2+)的鹽。請(qǐng)寫出V2O5分別與燒堿溶液和稀硫酸反應(yīng)生成的鹽的化學(xué)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(qiáng)堿反應(yīng)生成釩酸鹽（陰離子為VO43－），溶于強(qiáng)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(yáng)離子是鈉離子、酸根離子為VO43－，由此書鹽的化學(xué)式，而溶于稀硫酸生成含釩氧離子（VO2＋）的鹽，所以陽(yáng)離子是VO2＋，酸根是硫酸根，所以鹽的化學(xué)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(yīng)：V＋6H＋＋5NO3-===VO2+＋5NO2↑＋3H2O； (5)V2O5是兩性氧化物，與強(qiáng)堿反應(yīng)生成釩酸鹽（陰離子為VO43－），溶于強(qiáng)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(yáng)離子是鈉離子、酸根離子為VO43－，所以鹽的化學(xué)式為Na3VO4，而溶于稀硫酸生成含釩氧離子（VO2＋）的鹽，所以陽(yáng)離子是VO2＋，酸根是硫酸根，所以鹽的化學(xué)式為：（VO2）2SO4；V2O5是兩性氧化物，與強(qiáng)堿反應(yīng)生成釩酸鹽（陰離子為VO43－）即：V2O5與強(qiáng)堿反應(yīng)生成Na3VO4，V2O5與強(qiáng)酸反應(yīng)生成(VO2)2SO4。 【點(diǎn)睛】解題關(guān)鍵：兩性、氧化還原反應(yīng)的電子得失守恒、氧化還原方程式書寫等知識(shí)知識(shí)，難點(diǎn)（5）注意V2O5為兩性氧化物，可根據(jù)氧化鋁的兩性知識(shí)進(jìn)行遷移應(yīng)用。 2．設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)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(hào)），化學(xué)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(wú)色氣體1，冷凝后得到無(wú)色液體1，該無(wú)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(xué)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(diǎn)睛：本題考查了物質(zhì)的組成和性質(zhì)的推斷。本題的難點(diǎn)是白色膠狀沉淀2和白色粉末3的判斷，可以根據(jù)反應(yīng)物中有鹽酸結(jié)合白色粉末3能夠與氫氧化鈉溶液反應(yīng)考慮。 3．A、B、C、D、E為中學(xué)化學(xué)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?rùn)紅色石蕊試紙變藍(lán)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(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式____________________________。 ③寫出反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式_______________________________。 (2)若A是淡黃色化合物；常溫下D是無(wú)色氣體；C中含有的陰、陽(yáng)離子均為10電子粒子。 ①D的結(jié)構(gòu)式為____________，C中所含化學(xué)鍵的類型是____________________。 ②寫出反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式__________________________。 ③寫出反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)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(guò)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(diǎn)溶液中所含溶質(zhì)的化學(xué)式為__________，常溫下a點(diǎn)溶液的pH________(填“>”、“＝”或“<”)7，a點(diǎn)溶液中各離子濃度由大到小的關(guān)系是________________________。 ②標(biāo)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(jià)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(yīng)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(wú)色氣體，D是CO2，C分子中含有的陰、陽(yáng)離子均為10電子粒子，C為NaOH，過(guò)氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)生成B，B為Na2CO3，B和E反應(yīng)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(guò)氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和氧氣及氫氧化鈣和碳酸鈉反應(yīng)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?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)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(yīng)，則D是O2，C是N2，反應(yīng)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(yīng)生成氮?dú)?，說(shuō)明E具有還原性，為CO， ①C為N2，氮?dú)夥肿拥碾娮邮綖?； ②反應(yīng)Ⅰ是氨氣和氧氣在催化劑、加熱條件下反應(yīng)生成一氧化氮和水，化學(xué)方程式為4NH3＋5O24NO＋6H2O； ③反應(yīng)Ⅱ是在催化劑條件下，一氧化氮和一氧化碳反應(yīng)生成氮?dú)夂投趸迹瘜W(xué)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(wú)色氣體，D是CO2，C分子中含有的陰、陽(yáng)離子均為10電子粒子，C為NaOH，過(guò)氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)生成B，B為Na2CO3，B和E反應(yīng)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(xué)鍵的類型是離子鍵和共價(jià)鍵； ②反應(yīng)Ⅰ是二氧化碳和過(guò)氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和氧氣，化學(xué)方程式為：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2； ③反應(yīng)Ⅱ是氫氧化鈣和碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣和氫氧化鈉，化學(xué)方程式為Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH； （3）①分析圖象知，加入鹽酸時(shí)，開始沒(méi)有氣體產(chǎn)生，加到一定量時(shí)才產(chǎn)生氣體，根據(jù)1molNa2CO31molNaHCO31molCO2，可知O點(diǎn)溶液中含有氫氧化鈉和碳酸鈉；a點(diǎn)開始產(chǎn)生氣體，說(shuō)明a點(diǎn)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(diǎn)時(shí)溶液中的溶質(zhì)是NaHCO3和NaCl，氯化鈉為強(qiáng)堿強(qiáng)酸鹽，鈉離子和氯離 ②從a點(diǎn)開始，碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)，消耗鹽酸的物質(zhì)的量的為2mol，碳酸氫鈉和鹽酸反應(yīng)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(biāo)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(bào)告中指出“持續(xù)實(shí)施大氣污染防治行動(dòng)，打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”。SO2為大氣污染物，研究它的性質(zhì)對(duì)治理具有重要意義。在鋁基氧化銅作催化劑時(shí)，可利用天然氣脫除二氧化硫，并回收單質(zhì)硫（熔點(diǎn)為112.8℃，沸點(diǎn)為444.6℃）。 （1）①裝置中導(dǎo)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(xué)方程式為：________________。 （2）利用制得的CH4和SO2并結(jié)合B～G裝置驗(yàn)證反應(yīng)：CH4＋2SO2 .2S＋CO2＋2H2O生成的單質(zhì)S和CO2。 ①B裝置有三個(gè)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(shí)驗(yàn)裝置依次連接的合理順序?yàn)锽、_____________________（每個(gè)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(yīng)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(yīng)需要高溫條件下在硬質(zhì)玻璃管中進(jìn)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(shí)驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證CH4和SO2反應(yīng)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(yàn)證CO2，為防止SO2對(duì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的干擾，必須先依次通過(guò)酸性高錳酸鉀和品