2024人教版新教材高中化学必修第一册同步练习--期末学业水平测试（含解析）

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2024人教版新教材高中化学必修第一册
期末学业水平测试
注意事项
1.全卷满分100分。考试用时90分钟。
2.可能用到的相对原子质量:H 1　C 12　N 14　O 16　Mg 24　Al 27　S 32　Fe 56　Ba 137。
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)
1.我国四川广汉的三星堆遗址距今已有3 000~5 000年历史,2021年3月20日,三星堆遗址新出土了500多件重要文物,如黄金面具、丝绸“黑炭”、青铜神树、陶瓷碎片等。下列有关叙述错误的是(　　)
A.考古时利用C测定文物的年代C的中子数为8
B.黄金面具、青铜神树的成分均为纯金属
C.丝绸转化为“黑炭”的过程涉及化学变化
D.三星堆中含有大量的陶瓷碎片,陶瓷破碎的过程中只发生了物理变化
2.下列关于在实验室中操作的说法错误的是(　　)
A.金属钾着火可用水扑灭
B.保存FeSO4溶液需添加少量铁粉
C.做焰色试验时需用盐酸洗净铂丝
D.制备氯气应在通风橱中进行
3.反应NH4Cl+NaNO2 NaCl+N2↑+2H2O放热且产生气体,可用于冬天石油开采。下列说法正确的是(　　)
A.N2的结构式:NN
B.H2O的电子式:H+[····]2-H+
C.Cl-结构示意图:
D.NaNO2的电离方程式:NaNO2 N+Na+
4.下列说法中不正确的是(　　)
A.“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁”中涉及的变化为化学变化
B.夏日的傍晚常常看到万丈霞光穿云而过美不胜收,此美景与胶体的性质有关
C.腌制咸鸭蛋利用了半透膜的渗析原理
D.食物腐败、植物光合作用都与氧化还原反应有关
5.下列生活中的物质及其主要成分或有效成分的化学式、用途的对应关系中,不正确的是(　　)
选项 A B C D
生活中的物质 小苏打 铁红 复方氢 氧化铝片 84消毒液
主要成分或有效 成分的化学式 Na2CO3 Fe2O3 Al(OH)3 NaClO
用途 用作发 酵粉 用作油 漆颜料 用作抗酸药 用于杀灭新 型冠状病毒
6.下列除去杂质的方法中,正确的是(　　)
选项 物质(括号内为杂质) 除去杂质的方法
A NaCl溶液(Na2CO3) 加入适量的Ca(OH)2溶液、过滤
B CO2气体(HCl) 通过饱和Na2CO3溶液洗气、干燥
C NaHCO3固体(Na2CO3) 加热至恒重
D MgO固体(Al2O3) 加入足量NaOH溶液、过滤、洗涤、干燥
7.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是(　　)
A.18 g D2O中含有中子的数目为10NA
B.标准状况下,4.48 L CH4中含有C—H键数目为0.8NA
C.等质量的CO和N2含有的分子数目均为NA
D.1 mol/L的MgCl2溶液中,含有Cl-的数目为2NA
8.下列指定反应的离子方程式正确的是(　　)
A.FeCl3溶液腐蚀铜制印刷线路板:Fe3++Cu Fe2++Cu2+
B.向CaCl2溶液中通入CO2,Ca2++H2O+CO2 CaCO3↓+2H+
C.用铝粉和NaOH溶液反应制取少量H2:Al+2OH- Al+H2↑
D.NaHCO3溶液中加足量Ba(OH)2溶液:HC+Ba2++OH- BaCO3↓+H2O
9.类推的思维方法在化学学习与研究中有时会产生错误结论,因此类推的结论最终要经过实践的检验,才能确定其正确与否。下列几个类推结论中,错误的是(　　)
①钠与水反应生成NaOH和H2;所有金属与水反应都生成碱和H2
②铁制品露置在空气中一段时间后就会生锈;铝的性质比铁活泼,铝制品在空气中不能稳定存在
③Al与S直接化合时可得到Al2S3;Fe与S直接化合时也可得到Fe2S3
④Fe(OH)3受热易分解,Al(OH)3、Cu(OH)2受热也易分解
A.①②　　B.③④　　C.①②③　　D.①②③④
10.随原子序数的递增,8种短周期元素(用字母x、y、z等字母表示)原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如图所示。
下列说法错误的是(　　)
A.y元素在周期表中的位置是第二周期第ⅣA族
B.元素简单离子半径:d>f
C.x、z元素能组成一种四原子共价化合物,其电子式可以表示为x····x
D.e、f、g元素的最高价氧化物对应的水化物两两之间可以相互反应
11.下图所示的实验或操作中,能达到实验目的的是(　　)
12.ClO2是一种杀菌消毒效率高、二次污染小的水处理剂。实验室中可通过以下反应制得:2KClO3+H2C2O4+H2SO4 2ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+
2H2O。下列说法不正确的是(　　)
A.CO2是氧化产物
B.KClO3在反应中被还原
C.当反应中有0.1 mol电子转移时,有4.48 L气体生成
D.氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶1
13.物质类别和元素化合价是学习元素及其化合物性质的重要认识视角。如图为氯及其化合物的价类二维图。下列有关说法错误的是(　　)
A.价类二维图中类别A为单质
B.从元素价态来看,Cl-只具有还原性
C.0.5 mol Cl2溶于水生成HCl和HClO,则溶液中n(Cl-)+n(ClO-)+n(HClO)=1 mol
D.HClO4的酸性比H2SO4的酸性强
14.室温下进行下列实验,根据实验操作和现象所得结论正确的是(　　)
选项 实验操作和现象 结论
A 向0.1 mol·L-1FeCl3溶液中加足量铜粉,振荡,黄色逐渐消失,溶液呈浅绿色 氧化性:Fe3+>Cu2+
B 向某溶液中通入Cl2,再加入KSCN溶液,溶液变红 该溶液中含有Fe2+
C 将稀盐酸滴入碳酸钠溶液中,产生能使澄清石灰水变浑浊的气体 非金属性:Cl>C
D 向某溶液中加入BaCl2溶液,生成白色沉淀 溶液中一定含有S
15.现有短周期主族元素X、Y、Z、R、T,R原子最外层电子数是电子层数的2倍,Z是金属元素且在短周期中其原子半径最大,Y与Z能形成Z2Y、Z2Y2型化合物,Z与T形成化学式为Z2T的化合物,五种元素的原子半径与原子序数的关系如图所示。下列推断正确的是(　　)
A.原子半径和离子半径均满足:YB.最高价氧化物对应的水化物的酸性:TC.简单氢化物的稳定性:Y>T
D.由X、Y、Z、T四种元素组成的化合物的水溶液一定呈中性
二、非选择题(本题共5小题,共55分)
16.(10分)某学校组织学生进行实验探究活动,根据所学知识回答下列问题:
Ⅰ.某无色溶液中可能含有Fe3+、Na+、Mg2+、S、C中的某几种离子。为确认该溶液中的离子组成,甲组同学进行实验:取200 mL上述溶液,加入足量的BaCl2溶液,反应后将沉淀过滤、洗涤、干燥,得沉淀4.30 g。若向该沉淀中加入过量的稀盐酸,仍有2.33 g沉淀不溶。
(1)该无色溶液中一定不存在的离子为　　　　　　(填离子符号)。
(2)加入稀盐酸后溶解的沉淀为　　　　　　(填化学式,下同),不溶解的沉淀为　　　　　　。
Ⅱ.Fe(OH)3胶体可用于净水。
乙组同学设计实验制备Fe(OH)3胶体,向25 mL沸水中逐滴加入5~6滴FeCl3饱和溶液,继续煮沸至溶液呈红褐色,停止加热。
(3)证明有Fe(OH)3胶体生成的实验操作是　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,利用的胶体性质是　　　　　　。
Ⅲ.高铁酸钾(K2FeO4)可用于自来水消毒、净化。
(4)丙组同学在碱性条件下,利用KClO与Fe(OH)3反应制备高铁酸钾,其反应的化学方程式为2Fe(OH)3+3KClO+4KOH 2K2FeO4+3KCl+5H2O。在上述反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为　　　　　,被氧化的元素为　　　　　(填元素符号)。
17.(9分)某同学为了探究钠与CO2的反应,利用如图装置进行实验。
已知:①PdCl2能和CO反应生成黑色的Pd;②NaHCO3+HCl NaCl+H2O+CO2↑。
(1)装置①中仪器a的名称是　　　　　　,装置①中用稀盐酸与CaCO3反应制备CO2,在加稀盐酸时,发现CaCO3与稀盐酸不能接触,而稀盐酸又不够了,为使反应能顺利进行,可向a中加入的试剂是　　　　　　。
A.H2SO4溶液　　B.NaNO3溶液　　C.煤油　　D.稀硝酸
(2)装置②的作用是　　　　　　　　　　　　。
(3)检查完装置气密性并装好药品后,点燃酒精灯之前应进行的操作是打开弹簧夹,让CO2充满整个装置,当观察到　　 　　　
　　　　　　　　　　　时再点燃酒精灯。
(4)若反应过程中CO2足量,钠与CO2充分反应后,生成的固体物质可能有多种情况,该同学提出以下猜想:
①生成的固体物质为Na2CO3
②生成的固体物质为Na2CO3和C的混合物
③生成的固体物质为Na2CO3和Na2O的混合物
④生成的固体物质为Na2O和C的混合物
若反应过程中有下列情况:观察到装置⑤PdCl2溶液中有黑色沉淀,装置④中固体成分只有一种,且向该固体中加入稀盐酸可产生能使澄清石灰水变浑浊的气体,写出该情况下钠与CO2反应的化学方程式:　　　　　　　　　　。
18.(13分)下表是元素周期表的一部分,表中每一个序号代表一种元素。请根据要求,回答下列问题。
(1)⑥的元素符号是　　　　,⑧在元素周期表中的位置是　　　　　　　　　　　　　。
(2)元素⑧、⑨所形成的简单氢化物,热稳定性顺序是　　 　　
　　(用化学式表示)。
(3)元素②、③的最高价氧化物对应的水化物中,酸性较强的是　　
　　　　(填化学式)。
(4)写出元素①和⑨形成的化合物的电子式:　　　　　,①、③、⑨三种元素以原子个数比4∶1∶1形成的化合物中含有的化学键类型是　　　　　　　　　　　　。
(5)元素③同族中的另一元素P有多种化合价,其中+3价氧化物对应的水化物为H3PO3,已知该酸与足量的NaOH溶液反应所得产物化学式为Na2HPO3,则Na2HPO3是　　　　　　(填“正盐”或“酸式盐”)。
(6)铷(Rb)是第五周期第ⅠA族元素,与钠处于同一主族,根据已学知识预测铷的性质,下列说法正确的是　　　　　　　　　　　
(填字母)。
A.铷单质的熔点比钠单质熔点高
B.Rb与水的反应比Na与水的反应更剧烈
C.Rb金属性比钠的弱
D.RbCl是离子化合物
19.(10分)铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO、Fe,还含有少量杂质;杂质与酸不反应,且难溶于水)是一种常见的工业废料,为了减少污染并变废为宝,工程师设计了如下两种不同的工艺(部分步骤已略去),用于生产七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)或柠檬酸铁铵。
(1)过程Ⅰ:
①Fe2O3与硫酸反应的离子方程式为　　　　　　　　。
②分离出杂质的操作是　　　　　　　。
(2)制备柠檬酸铁铵:
①过程Ⅱ中发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　。
②过程Ⅲ中,加入氨水后,可观察到的现象为　　　　 　　　
　　　　　　　。
(3)制备FeSO4·7H2O:
①过程Ⅴ中,用离子方程式说明加入铁屑的主要目的是　　　　　
　　　　　　　　　。
②过程Ⅰ中加入400 mL 1.5 mol·L-1硫酸溶液至固体不再溶解,则经过程Ⅴ反应后所得溶液中Fe2+的物质的量最多为　　　　mol。
20.(13分)铝镁合金是飞机制造、建筑等行业的重要材料。为测定某铝镁合金(不含其他元素)中铝的质量分数,将一定量铝镁合金与足量稀硫酸反应,设计了下列实验方案进行探究。回答下列问题:
(1)同学们拟选用下列实验装置中的某些装置完成实验:
你认为最简易的装置的连接顺序是A→　　　→　　　→　　　;连接好装置后首先应进行的操作是　　　　　　　　　　　。
(2)仔细分析实验装置后,同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差:稀硫酸滴入锥形瓶中,即使不生成氢气,也会将瓶内空气排出,使所测氢气体积偏大;实验结束时,连接集气瓶和量筒的导管中有少量水存在,使所测氢气体积偏小。于是他们设计了如图所示的实验装置。
①装置中导管a的作用除了　　　　　　　　　　　 　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　以外,从精确测量氢气体积的角度分析,还有一个作用是滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积,从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差。
②已知金属与酸的反应是放热反应,为了较准确测量室温、一个标准大气压下氢气的体积,在读反应后量气管乙中液面的读数求氢气体积的过程中,除视线平视外还应注意　　　　　　　(填字母)。
A.冷却至室温再读数
B.乙管中液面不再上升时应该及时读数
C.读数时应上下移动量气管乙,使甲、乙中液面左右相平
D.读数时不必使甲、乙中液面左右相平
③若实验用铝镁合金的质量为5.1 g,测得氢气体积为5.6 L(已换算为标准状况),则合金中铝的质量分数为　　　　(保留两位有效数字)。
(3)有同学提出把分液漏斗中的稀硫酸换成氢氧化钠溶液也可以测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量,若实验用铝镁合金的质量为a g,测得氢气体积为b mL(已换算为标准状况),锥形瓶中剩余固体的质量为c g,则铝的相对原子质量为　　　　　　　(用a、b、c表示)。
答案全解全析
1.B 2.A 3.D 4.A 5.A
6.D 7.B 8.D 9.C 10.C
11.C 12.C 13.C 14.A 15.C
1.BC的质子数为6、质量数为14,则中子数为14-6=8,A正确;青铜神树的成分为铜合金,B错误;丝绸转化为“黑炭”的过程中生成了新物质,属于化学变化,C正确;陶瓷破碎的过程中没有新物质生成,只发生了物理变化,D正确。
2.A　钾可与水反应,着火时应用沙子盖灭,A错误;FeSO4易被空气中的氧气氧化,保存该溶液时加少量铁粉,能防止FeSO4溶液变质,B正确;为排除干扰,做焰色试验时需用盐酸将铂丝洗净,C正确;Cl2有毒,制备Cl2时应在通风橱中进行,D正确。
3.D　N2的结构式为,A错误;H2O是共价化合物,其电子式为H····H,B错误;Cl-的质子数为17,核外电子数为18,其结构示意图为,C错误;NaNO2电离时产生N和Na+,即电离方程式为NaNO2 N+Na+,D正确。
4.A　“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁”描述的过程中没有新物质生成,是物理变化,A错误;云属于胶体,霞光穿过云彩形成的美景与胶体的丁达尔效应有关,B正确;腌制咸鸭蛋时,离子透过蛋壳和内部的保护膜,使鸭蛋变咸,利用了半透膜的渗析原理,C正确;食物腐败、植物光合作用过程中均有元素的化合价发生变化,都与氧化还原反应有关,D正确。
5.A　小苏打即NaHCO3,NaHCO3受热时会产生二氧化碳气体,故小苏打可用作发酵粉,A错误。
6.D　加入的Ca(OH)2和Na2CO3反应生成CaCO3沉淀和NaOH,引入了新杂质NaOH,A错误;CO2、HCl都能与Na2CO3溶液反应,一般用饱和NaHCO3溶液除去CO2中的HCl杂质,B错误;NaHCO3受热分解为Na2CO3、CO2和H2O,主要物质被除去,C错误;MgO和NaOH溶液不反应,而Al2O3和NaOH溶液反应,经过滤、洗涤、干燥,可除去MgO中的Al2O3杂质,D正确。
7.B　18 g D2O中含中子的数目为×10NA mol-1=9NA,A错误;标准状况下4.48 L CH4为0.2 mol,CH4中含C—H键的数目为0.2 mol×4NA mol-1=0.8NA,B正确;CO和N2的摩尔质量均为28 g/mol,等质量的二者含相同数目的分子,但不一定均为NA,C错误;未给出MgCl2溶液的体积,无法计算Cl-的数目,D错误。
8.D　A项,不符合电荷守恒,正确的离子方程式为2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+;B项,由于酸性:HCl>H2CO3,则CaCl2溶液与CO2不反应;C项,Al和NaOH溶液反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O 2Al+3H2↑;D项,NaHCO3溶液与足量Ba(OH)2溶液反应生成BaCO3、NaOH和H2O,离子方程式书写正确。
9.C　不是所有的金属与水反应都生成碱和H2,如铁在高温下与水蒸气反应生成Fe3O4和H2,①错误;铝露置于空气中时其表面可形成致密的氧化膜,即铝制品具有较好的抗腐蚀能力,可稳定存在于空气中,②错误;Fe与S直接化合得到FeS,③错误;难溶性碱Al(OH)3、Cu(OH)2受热均易分解,④正确。综合上述分析可知,C项符合题意。
10.C　结合题图中原子半径、原子序数和化合价信息等,可确定各元素:
字母 x y z d e f g h
元素 H C N O Na Al S Cl
C元素在周期表中的位置是第二周期第ⅣA族,A正确;O2-和Al3+的电子层结构相同,核电荷数越大,半径越小,则离子半径:O2->Al3+,B正确;x和z形成的四原子共价化合物是NH3,其电子式为x····x,C错误;Na、Al、S的最高价氧化物对应的水化物分别为NaOH、Al(OH)3、H2SO4,由于Al(OH)3具有两性,故它们两两间可相互反应,D正确。
11.C　用排水法收集H2应使H2从短管进、长管出,A错误;盐酸与纯碱样品中的Na2CO3反应生成的CO2与饱和Na2CO3溶液继续反应,使测得的CO2体积不准确,B错误;铁粉与H2SO4反应产生的H2能排出装置中的空气,再加入NaOH溶液,可制备Fe(OH)2,C正确;观察钾的焰色应透过蓝色钴玻璃,D错误。
12.C　H2C2O4中C元素由+3价升至CO2中的+4价,即CO2是氧化产物,A正确;KClO3中Cl元素由+5价降至ClO2中的+4价,即KClO3在反应中被还原,B正确;根据化合价变化可知反应转移2 mol电子时生成2 mol ClO2和2 mol CO2气体,则转移0.1 mol电子时生成0.2 mol气体,但未给出气体所处的条件,无法确定其体积,C错误;该反应中CO2是氧化产物、ClO2是还原产物,二者的物质的量之比为1∶1,D正确。
13.C　由于Cl2是单质,则价类二维图中类别A为单质,A正确;Cl-处于氯元素的最低价,只具有还原性,B正确;Cl2溶于水生成HCl和HClO的反应是可逆反应,0.5 mol Cl2溶于后,由原子守恒可知溶液中n(Cl-)+n(ClO-)+n(HClO)+2n(Cl2)=1 mol,C错误;由非金属性:Cl>S,可知最高价含氧酸的酸性:HClO4>H2SO4,D正确。
14.A　向该FeCl3溶液中加足量铜粉并振荡,溶液中发生反应2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+,使溶液由黄色逐渐变为浅绿色,可证明氧化性:Fe3+>Cu2+,A正确;某溶液中通入Cl2,再加入KSCN溶液而变红,该溶液中可能含Fe3+、Fe2+,B错误;稀盐酸滴入Na2CO3溶液中,产生使澄清石灰水变浑浊的气体是CO2,据此可说明酸性:HCl>H2CO3,不能说明非金属性:Cl>C,若将盐酸换成HClO4溶液,可证明非金属性:Cl>C,C错误;某溶液中加入BaCl2溶液,生成的白色沉淀可能是BaSO4、BaCO3、AgCl等,故不能证明溶液中一定含有S,D错误。
15.C　根据R原子最外层电子数是电子层数的2倍,结合原子序数可确定R为C元素;Z是金属元素且短周期中其原子半径最大,则Z为Na元素;由Y、Z能形成Z2Y、Z2Y2型化合物,可确定Y为O元素;结合Z与T形成化合物Z2T,可确定T为S元素;再结合X的原子半径和原子序数最小,可确定X为H元素。原子半径:ONa+,A错误;由非金属性:S>C,可知最高价氧化物对应的水化物的酸性:H2SO4>H2CO3,B错误;由非金属性:O>S,可知简单氢化物的稳定性:H2O>H2S,C正确;由H、O、Na、S元素组成的化合物的水溶液可能显酸性,如NaHSO4的水溶液显酸性,D错误。
16.答案　(10分,除标注外每空1分)
(1)Fe3+、Mg2+(2分)
(2)BaCO3　BaSO4
(3)用激光笔照射,若出现一条光亮的“通路”,证明有Fe(OH)3胶体生成(2分)　丁达尔效应
(4)3∶2(2分)　Fe
解析　(1)无色溶液中不能含Fe3+,加入BaCl2溶液生成沉淀,且加入盐酸沉淀部分溶解,说明沉淀为BaCO3、BaSO4,原溶液中一定含有S、C,溶液中不含能与C反应生成沉淀的Mg2+;即该无色溶液中一定不存在Fe3+、Mg2+。(2)加入盐酸时溶解的是BaCO3,不溶解的是BaSO4沉淀。(3)Fe(OH)3胶体具有丁达尔效应,可用激光笔照射,若出现一条光亮的“通路”可证明有Fe(OH)3胶体生成。(4)根据反应中KClO中Cl元素由+1价降低为-1价,可知KClO为氧化剂,Fe(OH)3为还原剂,则反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2;反应中Fe元素由+3价升高为+6价,即Fe元素被氧化。
17.答案　(9分,除标注外每空2分)
(1)长颈漏斗(1分)　BD
(2)除去二氧化碳中的氯化氢
(3)装置⑤中澄清石灰水开始变浑浊
(4)2Na+2CO2 Na2CO3+CO
解析　(1)根据仪器构造可知装置①中仪器a为长颈漏斗。H2SO4溶液与CaCO3反应生成微溶于水的CaSO4,不利于气体的制备,A错误;加入NaNO3溶液,可增大溶液体积,使溶液与CaCO3接触,B正确;煤油密度小于盐酸,加入煤油后浮在上层,无法使稀盐酸与CaCO3接触,C错误;加入稀硝酸后,可增大溶液体积,使溶液与CaCO3接触,D正确。(2)装置①中生成的CO2中含HCl和水蒸气,装置②能除去CO2中的HCl。(3)当装置⑤中澄清石灰水变浑浊时,证明空气已排尽,此时可以点燃酒精灯。(4)PdCl2溶液中产生黑色沉淀,即PdCl2被CO还原生成黑色的Pd,说明Na与CO2反应生成了CO;向所得固体中加入稀盐酸产生能使澄清石灰水变浑浊的气体为CO2,即生成的固体为Na2CO3,据此可写出装置④中反应的化学方程式为2Na+2CO2 Na2CO3+CO。
18.答案　(13分,除标注外每空2分)
(1)Mg(1分)　第三周期第ⅥA族　(2)HCl>H2S
(3)HNO3(1分)
(4)H····(1分)　离子键和极性共价键
(5)正盐
(6)BD
解析　根据元素在周期表中的位置可知:
序号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨
元素 H C N O Na Mg Al S Cl
(1)由上表可知⑥对应的元素是Mg,S元素在周期表中的位置是第三周期第ⅥA族。(2)根据元素非金属性:Cl>S,可知简单气态氢化物的热稳定性:HCl>H2S。(3)根据元素非金属性:CNa,故Rb与水的反应比Na与水的反应更剧烈,B正确、C错误;RbCl是活泼金属元素与活泼非金属元素形成的离子化合物,D正确。
19.答案　(10分,除标注外每空2分)
(1)①Fe2O3+6H+ 2Fe3++3H2O　②过滤(1分)
(2)①2Fe2++2H++H2O2 2Fe3++2H2O　②产生红褐色沉淀(1分)
(3)①2Fe3++Fe 3Fe2+　②0.6
解析　(1)①Fe2O3与硫酸反应的离子方程式为Fe2O3+6H+ 2Fe3++3H2O。②由于杂质与酸不反应,且难溶于水,可通过过滤分离出杂质。(2)①结合题图可知过程Ⅱ发生的反应是Fe2+在酸性条件下被H2O2溶液氧化为Fe3+,则过程Ⅱ中发生反应的离子方程式为2Fe2++2H++H2O2 2Fe3++2H2O。②根据题图可知过程Ⅲ中发生的反应为Fe3++3NH3·H2O Fe(OH)3↓+3N,故加入氨水后,能观察到产生红褐色沉淀。(3)①过程Ⅴ中的溶液中含有Fe3+,加入铁屑是将Fe3+转化为Fe2+,反应的离子方程式为2Fe3++Fe 3Fe2+。②过程Ⅰ中加入400 mL 1.5 mol·L-1硫酸溶液至固体不再溶解,经过程Ⅴ反应所得溶液中只含溶质FeSO4时,Fe2+的物质的量最多,根据反应过程中n(S)不变可知,n(Fe2+)=n(S)=n(H2SO4)=0.4 L×1.5 mol·L-1=0.6 mol,即过程Ⅴ所得溶液中Fe2+最多为0.6 mol。
20.答案　(13分,除标注外每空2分)
(1)E　D　F　检查装置气密性(每空1分)
(2)①平衡气体压强,使分液漏斗中的稀硫酸能顺利滴下　②AC　③53%
(3)(3分)
解析　(1)合金与稀硫酸反应,可用排水量气法测定H2的体积,氢气从集气瓶的短导管进,从长导管出,正确的连接顺序为A→E→D→F,连接好装置后应检查装置气密性。(2)①装置中导管a能保持分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等,利于平衡压强,使分液漏斗中的稀硫酸能顺利滴下。②为减小温度对气体体积读数带来的误差,应冷却后再读取H2的体积,A正确、B错误;读数时应上、下移动量气管乙,使甲、乙中液面左右相平,以保证甲中气体压强与大气压相等,C正确、D错误。③设5.1 g铝镁合金中Mg的质量为x g,Al为y g,生成H2体积为5.6 L(已换算为标准状况),即0.25 mol,根据化学方程式得:
Mg+H2SO4 MgSO4+H2↑
24 g　　 1 mol
x g　　 mol
2Al+3H2SO4 Al2(SO4)3+3H2↑
54 g　　 3 mol
y g　　 mol
即x+y=5.1、+=0.25,解得x=2.4,y=2.7,故合金中Al的质量分数为×100%≈53%。
(3)合金中只有Al与NaOH溶液反应生成H2,其反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O 2Al+3H2↑,根据合金质量为a g和锥形瓶中剩余固体质量为c g,可计算出Al的质量为(a-c)g;设Al的相对原子质量为M,摩尔质量为M g/mol,生成的n(H2)=,根据反应的离子方程式得=,解得M=。
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