【苏教版】高中化学必修1：专题质量评估(三）（含解析）
文档属性
| 名称 | 【苏教版】高中化学必修1：专题质量评估(三）（含解析） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 348.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2018-01-07 21:14:39 | ||
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文档简介
专题质量评估 (三)
专题3
（60分钟 100分）
一、选择题(本题包括15小题,每小题4分,共60分)
1.制计算机芯片的主要材料是硅,下列有关硅及其化合物的说法正确的是 ( )
A.制备粗硅不涉及氧化还原反应
B.光导纤维的主要成分是二氧化硅
C.二氧化硅是H2SiO3的酸酐,因此能与水反应,也能与碱溶液反应
D.常温时硅既能与盐酸反应,也能与烧碱溶液反应
【解析】选B。制备粗硅的过程主要是将二氧化硅变成游离态的单质硅,所以一定会涉及氧化还原反应;二氧化硅是光导纤维的主要成分,但是不能与水反应;硅单质不能与盐酸反应。
2.下列表述正确的是 ( )
①人造刚玉熔点很高,可用作高级耐火材料,主要成分是二氧化硅
②化学家常采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成,玛瑙的主要成分是硅酸盐
③三峡大坝使用了大量水泥,水泥是硅酸盐材料
④太阳能电池可采用硅材料制作,其应用有利于环保、节能
A.①②③ B.②④ C.①④ D.③④
【解析】选D。人造刚玉的主要成分是氧化铝;玛瑙的主要成分是二氧化硅;水泥是硅酸盐工业产品,属于硅酸盐材料;利用高纯硅的半导体性能制成的光电池,可将太阳光的光能直接转换成电能。
3.下列说法不正确的是 ( )
A.有些活泼金属,如铝可作热还原法的还原剂
B.工业上在850℃下用金属钠与熔融的KCl来制取金属钾发生的是置换反应
C.可用氢气或一氧化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝
D.分别用氢气和金属作还原剂冶炼金属,用氢气作还原剂时所得金属的纯度高
【解析】选C。铝可以作还原剂冶炼一些高熔点的金属,如Fe2O3+2Al
Al2O3+2Fe,A项正确;工业上冶炼金属钾的反应为Na(l)+KCl(l)NaCl(l)
+K(g),属于置换反应,B项正确;铝是活泼金属,很难用还原剂把它还原出来,应该用电解熔融Al2O3的方法制取,C项错;用还原法冶炼金属,还原剂可以是金属,也可以是H2、CO等还原性气体,二者比较而言,利用H2、CO等冶炼金属,只要充分反应就能得到较纯净的金属,D项正确。
【易错提醒】工业上冶炼金属钾的反应为Na(l)+KCl(l)NaCl(l)+K(g),能发生的原因是生成了钾蒸气,使反应不断向右进行。
4.元素及其化合物的知识是化学的重点内容。下列叙述中不正确的是 ( )
A.钠呈银白色、质软、熔点相对较低、密度比水小
B.二氧化硅是一种熔沸点很高、硬度很大的氧化物
C.在炼铁高炉中主要是CO将铁矿石还原为铁
D.铝及其化合物都既能与强酸溶液反应又能与强碱溶液反应
【解析】选D。钠呈银白色、质软、熔点相对较低、密度比水小,故A正确;二氧化硅是一种熔沸点很高、硬度很大的氧化物,故B正确;工业上高炉炼铁的原理是CO将铁矿石还原为铁,故C正确;铝、氧化铝、氢氧化铝既能与强酸溶液反应又能与强碱溶液反应,而铝的其他化合物不具有既能与强酸溶液反应又能与强碱溶液反应的性质,故D错误。
5.将某份铁铝合金样品均分为两份,一份加入足量盐酸,另一份加入足量NaOH溶液,同温同压下产生的气体体积比为3∶2,则样品中铁、铝物质的量之比为 ( )
A.3∶2 B.2∶1 C.3∶4 D.4∶3
【解析】选C。不管是和酸反应还是和碱反应,铝产生的氢气的量是相等的,可以假设只要铁和盐酸反应产生的氢气的物质的量与金属铝和氢氧化钠反应产生的氢气的物质的量分别是1 mol和2 mol就行了,根据化学方程式可以知道:Fe～H2,当生成1 mol氢气时,消耗金属铁1 mol;2Al～3H2,当生成2 mol的氢气时,消耗金属铝的物质的量为4/3 mol,所以铁与铝的物质的量比为1∶4/3=3∶4,故选C。
【易错提醒】合金计算的注意事项
(1)与盐酸或稀硫酸反应时注意是哪种金属能与之反应,一般是金属活动性顺序表H以前的金属能与之反应,而金属活动性顺序表H以后的金属不能与之反应;
(2)金属在与酸反应产生氢气时,一般是1 mol金属完全与酸反应产生的氢气的量等于其化合价的一半的物质的量的氢气;
(3)能与碱反应的金属高中阶段只学过铝这样一种金属。
6.(双选)下列有关离子检验的叙述正确的是 ( )
A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色,并不能说明不含Fe2+
B.向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液变红色,说明原溶液中含有Fe2+
C.向某溶液中加入NaOH溶液,得红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3+
D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀,又观察到颜色逐渐变为红褐色,说明该溶液中只含有Fe2+,不含有Mg2+
【解析】选A、C。A.呈红色,说明含Fe3+,无法判断是否含Fe2+;B.呈红色,说明含Fe3+,但Cl2有氧化性,无法判断原来是Fe2+还是Fe3+;C.红褐色沉淀,说明含有Fe3+;D.白色沉淀红褐色,说明含有Fe2+,但由于红褐色的掩盖,无法说明是否有Mg2+。
【变式训练】将一定量的镁铝合金样品分成两等份,一份加入足量NaOH溶液中,充分反应后,收集到标准状况下气体6.72 L;另一份加入到足量稀盐酸中,充分反应后,收集到标准状况下气体11.2 L。则原合金样品中镁的质量为 ( )
A.4.8 g B.6 g C.9.6 g D.12 g
【解析】选C。足量NaOH溶液中,只有Al能与之反应,加入足量稀盐酸中,两金属均反应,由电子转移守恒,Al与稀盐酸反应产生的气体和与NaOH溶液反应得到的气体量相同,为6.72 L,Mg产生的气体为11.2 L-6.72 L=4.48 L,结合Mg～
H2↑知,n(Mg)==0.2 mol,m(Mg)=0.2 mol×24 g·mol-1=4.8 g,此处计算的质量为原来的一半,故原有质量为9.6 g。
7.质量相等的三块铜片,分别与足量的浓硝酸、稀硝酸、浓硫酸(加热)反应后,产生气体的体积(标准状况)比为 ( )
A.1∶2∶1 B.2∶1∶3
C.1∶1∶1 D.6∶2∶3
【解析】选D。消耗等量的铜,生成气体的关系为Cu～2NO2,Cu～NO,Cu～SO2,
2∶∶1=6∶2∶3,D项正确。
【互动探究】三种酸与铜反应时所起的作用有哪些?其中起氧化作用的酸的比例关系怎样?
提示:酸性和强氧化性。三种情况下起酸性作用的酸比例为1∶1∶1;起氧化作用的酸的比例等于气体的物质的量之比,为6∶2∶3。
8.碳和硅原子最外层电子数相同,下列关于碳和硅的单质及化合物的类推关系正确的是 ( )
A.C与NaOH溶液不反应,则Si与NaOH溶液也不反应
B.CO2与碱液反应生成盐和水,则SiO2与碱液反应生成盐和水
C.金刚石不导电,则晶体硅也不导电
D.CO2与Na2CO3溶液反应,则SiO2与Na2SiO3溶液也反应
【解析】选B。Si与NaOH溶液反应生成Na2SiO3、H2,A错误;晶体硅是半导体,C错误;SiO2与Na2SiO3溶液不反应,D错误。
【易错提醒】解答有关硅的知识常见错误
(1)忽视Si与NaOH溶液反应放出H2;(2)认为Si不与任何酸反应;(3)认为C、Si为非金属,只能作氧化剂;(4)SiO2既能与碱反应又能与氢氟酸反应,认为SiO2为两性氧化物;(5)H2SO4、H2SO3、HClO等酸溶于水,认为H2SiO3也溶于水。
9.用一定量的铁与足量的稀硫酸及足量的CuO制成单质铜,有人设计以下两种方案:
①FeH2Cu
②CuOCuSO4Cu
若按实验原则进行操作,则两者制得单质铜的量的比较中,正确的是 ( )
A.①多 B.②多
C.相等 D.无法判断
【解析】选B。①中在H2还原CuO之前应先通入一段时间的H2,故②中制得的单质铜较多。
【易错提醒】氢气还原氧化铜实验需要先通一会儿氢气后再加热使其反应,如果忽视了题干中“按实验原则进行操作”,本题易错选C。
10.被严重腐蚀了的铜和铁共同放入盐酸中充分反应后,剩余残渣中只有铜,则溶液中含有的金属阳离子为 ( )
A.一定只含有Fe2+ B.可能只含Cu2+
C.一定有Fe2+和Cu2+ D.可能有Cu2+和Fe2+
【解析】选D。剩余残渣中只有铜,溶液中一定没有Fe3+,铁元素以Fe2+的形式存在。若铁的量较多,恰好将Cu2+还原为Cu,则溶液中没有Cu2+;若铁的量不足,则溶液中还有剩余的Cu2+。
11.所谓合金,就是不同种金属(也包括一些非金属)在熔化状态下形成的一种熔合物,根据下列四种金属的熔沸点:
Na
Cu
Al
Fe
熔点
97.5℃
1 083℃
660℃
1 535℃
沸点
883℃
2 595℃
2 200℃
3 000℃
其中不能形成合金的是 ( )
A.Cu与Na B.Fe与Cu
C.Cu与Al D.Al与Na
【解析】选A。Cu的熔点高于Na的沸点,即当Cu熔化时,Na已经气化,二者难以形成合金。
12.向Fe2O3和铁粉组成的混合物中,加入适量的稀硫酸,各物质恰好完全反应,测得溶液中不含Fe3+,且Fe2+与H2的物质的量之比为4∶1,那么在反应中,Fe2O3、Fe、H2SO4之间的物质的量之比为 ( )
A.1∶1∶1 B.1∶2∶4
C.1∶2∶3 D.2∶3∶5
【解析】选B。由溶液中无Fe3+,设原Fe2O3为xmol,则n(Fe3+)=2xmol,反应:2Fe3++Fe====3Fe2+消耗Fe为xmol,生成Fe2+为3xmol,设与酸反应的铁为ymol,生成H2为ymol,而n(Fe2+)∶n(H2)=4∶1,故=,=,则n(Fe2O3)∶n(Fe)=1∶2,又由最后溶质为FeSO4,得出答案。
13.镁、铝、铁三种金属单质中的两种组成的混合物共6 g,与足量的稀盐酸反应,产生标准状况下的氢气2.8 L,由此可判断混合物中必定含有 ( )
A.Fe B.Mg C.Al D.无法判断
【解析】选A。此题可用极值法解答:假设6 g金属全部是Mg、Al或Fe,则
Mg ～ H2
0.25 mol 0.25 mol
产生氢气的体积是
0.25 mol×22.4 L·mol-1=5.6 L;
Al ～ 1.5H2
0.22 mol 0.33 mol
产生氢气的体积是
0.33 mol×22.4 L·mol-1=7.39 L;
Fe ～ H2
0.11 mol 0.11 mol
产生氢气的体积是0.11 mol×22.4 L·mol-1=2.46 L;
所以金属应该是铁和铝或者是铁和镁的混合物。
【方法规律】极值法在化学计算中的应用
(1)极值法的含义。
极值法是把研究的对象或变化过程假设成某种理想的极限状态进行分析、推理、判断的一种思维方法;是将题设构造为问题的两个极端,然后依据有关化学知识确定所需反应物或生成物的量的解题方法。极值法的特点是“抓两端,定中间”。运用此法解题的优点是将某些复杂的、难以分析清楚的化学问题(如某些混合物的计算、平行反应计算和讨论型计算等)变得单一化、极端化和简单化,使解题过程简洁,解题思路清晰,把问题化繁为简,化难为易,从而提高了解题效率。
(2)极值法解题的三个基本思路。
①把可逆反应假设成向左或向右进行的完全反应。
②把混合物假设成纯净物。
③把平行反应分别假设成单一反应。
14.有NaCl、FeCl2、FeCl3、MgCl2、AlCl3、NH4Cl六种溶液,只用一种试剂就可把它们鉴别开来,这种试剂是 ( )
A.盐酸 B.烧碱溶液
C.氨水 D.KSCN溶液
【解析】选B。当盐溶液中酸根离子相同,而金属阳离子不同时,要选择碱溶液来鉴别。由于不同的金属阳离子与OH-发生反应产生的金属氢氧化物沉淀的颜色一般不同。可根据不同的实验现象加以区分。NaCl加入氢氧化钠溶液无明显现象;FeCl2加入氢氧化钠溶液首先产生白色沉淀,白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色;FeCl3加入氢氧化钠溶液产生红褐色沉淀;MgCl2加入氢氧化钠溶液产生白色沉淀;AlCl3加入少量氢氧化钠溶液时产生白色沉淀,过量时沉淀又逐渐溶解;NH4Cl加入氢氧化钠溶液,有刺激性气味的气体产生。各种溶液现象不同,因而可以区分。
15.(能力挑战题)如图,纵坐标表示沉淀质量,横坐标表示加入试剂的体积,请选出曲线变化关系与对应选项相符的实验项 ( )
A.往澄清石灰水中逐渐通入SO2气体
B.往澄清石灰水中逐渐通入CO2气体
C.往AlCl3溶液中逐滴加NaOH溶液
D.往NaAlO2溶液中逐滴加盐酸
【解析】选B。往澄清石灰水中逐渐通入SO2气体或CO2气体,生成沉淀与沉淀溶解所需SO2或CO2的体积相同,故A项错误,B项正确;向AlCl3溶液中逐滴加NaOH溶液,产生沉淀与沉淀溶解所需NaOH溶液的体积之比应为3∶1,C项错误;向NaAlO2溶液中逐滴加盐酸,产生沉淀与沉淀溶解所需盐酸的体积之比为1∶3,D项错误。
二、非选择题(本题包括3小题,共40分)
16.(12分)霞石是一种硅酸盐,其组成可表示为K2O·3Na2O·4Al2O3·8SiO2,某小组同学设计以霞石为原料制备Al2O3的方案如下:
请回答下列问题:
(1)沉淀1的化学式为 。
(2)滤液1与过量NaOH溶液反应的所有的离子方程式为?
。
(3)写出由溶液2生成Al(OH)3的离子方程式:?
。
(4)通入过量的二氧化碳,过滤后的滤液中含有的阴离子主要是 。
(5)由Al(OH)3Al2O3的反应条件为 。
(6)某同学提出上述流程较繁琐,可简化流程,其方法是向滤液1中加入足量的试剂X即可得到Al(OH)3,则试剂X为 。
【解析】(1)根据霞石的组成可知,当加入盐酸之后只有二氧化硅不能与盐酸反应,所以过滤之后得到的沉淀只能是SiO2。
(2)霞石与过量盐酸反应之后滤液中应该含有HCl、KCl、NaCl和AlCl3,当加入过量的NaOH时,铝离子和氢离子能发生反应,所以反应的离子方程式为H++OH-====H2O;Al3++4OH-====Al+2H2O。
(3)溶液2中通入过量的CO2后发生的反应是Al+CO2+2H2O====Al(OH)3↓+HC。
(4)根据(3)通入过量的二氧化碳后发生反应的离子方程式可知可以生成大量的HC,原溶液中含有大量的Cl-,所以含有的阴离子主要是Cl-、HC。
(5)Al(OH)3加热的条件下可以分解生成Al2O3。
(6)由于反应后生成的物质中含有HCl、KCl、NaCl和AlCl3,所以只需要加入氨水就可以将铝离子沉淀为Al(OH)3。
答案:(1)SiO2
(2)H++OH-====H2O;Al3++4OH-====Al+2H2O
(3)Al+CO2+2H2O====Al(OH)3↓+HC
(4)Cl-、HC
(5)加热
(6)氨水
17.(12分)某探究小组为“变废为宝”,将一批废弃的线路板简单处理后,得到含Cu、Al及少量Fe的混合物,并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线。
(1)固体A、固体C的化学式分别是 、 。
(2)步骤①中与铁有关的离子方程式为 。
步骤①中能否用稀盐酸代替稀硫酸? (填“能”或“否”)。
(3)为了将Fe2+氧化成Fe3+且不引入杂质,氧化剂A最好是 (填化学式)。
(4)步骤②的离子反应方程式为 ;
步骤②中可通过控制H2SO4和HNO3的量,让N尽可能转化为气体逸出,则溶液B的溶质是 (填化学式);则从溶液B获得硫酸铜晶体的方法是?
。
【解析】由于混合物中含有Cu、Fe和Al,所以当加入稀硫酸之后进行过滤,Fe和Al会溶解在稀硫酸中,所以在加入稀硫酸之后得到的固体A是Cu,然后溶液中含有的溶质有铝离子和亚铁离子,加入氧化剂之后其中的亚铁离子会被氧化成三价铁,加入足量的氢氧化钠溶液之后,生成的固体C是氢氧化铁,然后对应的铝离子转化成偏铝酸根离子,所以溶液C是含有偏铝酸根离子的溶液。固体A中加入稀硫酸和浓硝酸之后会生成硫酸铜,然后将硫酸铜溶液中的溶质和溶液分离的方式是蒸发、浓缩、冷却、结晶。
答案:(1)Cu Fe(OH)3
(2)Fe+2H+====Fe2++H2↑ 否
(3)H2O2(或O2)
(4)Cu+2N+4H+====Cu2++2NO2↑+2H2O(或3Cu+8H++2N====3Cu2++2NO↑+4H2O) CuSO4 蒸发(答“蒸发、浓缩、冷却、结晶”也可)
18.(16分)(能力挑战题)单质硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质),粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度为450～500℃),四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置图:
相关信息如下:
①四氯化硅极易与水反应;
②硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物;
③有关物质的物理常数见下表:
物质
SiCl4
BCl3
AlCl3
FeCl3
PCl5
沸点/℃
57.7
12.8
-
315
-
熔点/℃
-70.0
-107.2
-
-
-
升华温度/℃
-
-
180
300
162
请回答下列问题:
(1)装置A中g管的作用是 ;装置C中的试剂是 。
(2)甲方案:f接装置Ⅰ;乙方案:f接装置Ⅱ。但是装置Ⅰ、Ⅱ都有不足之处,请你评价后填写下表。
方案
优 点
缺 点
甲
乙
(3)在上述(2)的评价基础上,请你设计一个合理方案并用文字表达:
_______________________________________________________________。
(4)SiCl4与H2反应的化学方程式为?
。
【解析】(1)g管使分液漏斗与烧瓶连通,使浓盐酸顺利滴下。由信息知,四氯化硅极易与水反应,故需除去氯气中的水。B瓶装饱和食盐水除去氯气中的氯化氢气体,C瓶装浓硫酸干燥氯气。(2)四氯化硅在常温下易液化,如果收集产品的导管太细易堵塞导管;制取的四氯化硅需要冷凝;由于尾气中含有氯气,要设置尾气处理装置,四氯化硅极易与水反应,要避免空气中的水蒸气进入产品收集装置。(3)将甲、乙方案的优点集中在一起设计合理的方案。
答案:(1)平衡压强,使液体从分液漏斗中顺利流下 浓硫酸
(2)
方案
优 点
缺 点
甲
①收集产品的导管粗,不会堵塞导管
②冷凝产品,减少产品损失
①空气中的水蒸气进入产品收集装置,使四氯化硅反应
②尾气没有处理,污染环境
乙
①有尾气处理装置,注重环保
②避免空气中的水蒸气进入装置
①产品易堵塞导管
②没有冷凝装置,产品易损失
(3)在装置Ⅰ的i处接干燥管j
(4)SiCl4+2H2Si+4HCl
【变式训练】(1)露置于空气中一段时间后的水玻璃会浑浊,向此浑浊溶液中加入稀盐酸,会生成白色沉淀,同时伴随有气泡产生。用化学方程式解释产生上述现象的原因:
①溶液变浑浊:?
;
②生成白色沉淀:?
;
③产生气泡:?
。
(2)已知A、B、C、D均含有同一种元素,A为单质,根据如图所示的物质之间的转化关系,回答下列有关问题。
①写出A、B、C、D各物质的名称:
A ,B ,C ,D 。
②写出A→D的化学方程式:?
。
③写出下列变化的离子方程式:
B→C ;
D→B 。
【解析】(1)硅酸钠在空气中和二氧化碳反应生成硅酸沉淀和碳酸钠,加入盐酸和硅酸钠反应生成硅酸沉淀,和碳酸钠反应生成二氧化碳气体。(2)A是单质,D是氧化物,A、D均可与NaOH反应生成B,且氧化物除了与碱反应外,还与碳反应生成A,所以D不是Al2O3,应是SiO2,则A为硅,B为硅酸钠,C为硅酸。
答案:(1)①Na2SiO3+CO2+H2O====H2SiO3↓+Na2CO3
②Na2SiO3+2HCl====H2SiO3↓+2NaCl
③Na2CO3+2HCl====2NaCl+CO2↑+H2O
(2)①硅 硅酸钠 硅酸 二氧化硅
②Si+O2SiO2
③Si+CO2+H2O====H2SiO3↓+C
SiO2+2OH-====Si+H2O
专题3
（60分钟 100分）
一、选择题(本题包括15小题,每小题4分,共60分)
1.制计算机芯片的主要材料是硅,下列有关硅及其化合物的说法正确的是 ( )
A.制备粗硅不涉及氧化还原反应
B.光导纤维的主要成分是二氧化硅
C.二氧化硅是H2SiO3的酸酐,因此能与水反应,也能与碱溶液反应
D.常温时硅既能与盐酸反应,也能与烧碱溶液反应
【解析】选B。制备粗硅的过程主要是将二氧化硅变成游离态的单质硅,所以一定会涉及氧化还原反应;二氧化硅是光导纤维的主要成分,但是不能与水反应;硅单质不能与盐酸反应。
2.下列表述正确的是 ( )
①人造刚玉熔点很高,可用作高级耐火材料,主要成分是二氧化硅
②化学家常采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成,玛瑙的主要成分是硅酸盐
③三峡大坝使用了大量水泥,水泥是硅酸盐材料
④太阳能电池可采用硅材料制作,其应用有利于环保、节能
A.①②③ B.②④ C.①④ D.③④
【解析】选D。人造刚玉的主要成分是氧化铝;玛瑙的主要成分是二氧化硅;水泥是硅酸盐工业产品,属于硅酸盐材料;利用高纯硅的半导体性能制成的光电池,可将太阳光的光能直接转换成电能。
3.下列说法不正确的是 ( )
A.有些活泼金属,如铝可作热还原法的还原剂
B.工业上在850℃下用金属钠与熔融的KCl来制取金属钾发生的是置换反应
C.可用氢气或一氧化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝
D.分别用氢气和金属作还原剂冶炼金属,用氢气作还原剂时所得金属的纯度高
【解析】选C。铝可以作还原剂冶炼一些高熔点的金属,如Fe2O3+2Al
Al2O3+2Fe,A项正确;工业上冶炼金属钾的反应为Na(l)+KCl(l)NaCl(l)
+K(g),属于置换反应,B项正确;铝是活泼金属,很难用还原剂把它还原出来,应该用电解熔融Al2O3的方法制取,C项错;用还原法冶炼金属,还原剂可以是金属,也可以是H2、CO等还原性气体,二者比较而言,利用H2、CO等冶炼金属,只要充分反应就能得到较纯净的金属,D项正确。
【易错提醒】工业上冶炼金属钾的反应为Na(l)+KCl(l)NaCl(l)+K(g),能发生的原因是生成了钾蒸气,使反应不断向右进行。
4.元素及其化合物的知识是化学的重点内容。下列叙述中不正确的是 ( )
A.钠呈银白色、质软、熔点相对较低、密度比水小
B.二氧化硅是一种熔沸点很高、硬度很大的氧化物
C.在炼铁高炉中主要是CO将铁矿石还原为铁
D.铝及其化合物都既能与强酸溶液反应又能与强碱溶液反应
【解析】选D。钠呈银白色、质软、熔点相对较低、密度比水小,故A正确;二氧化硅是一种熔沸点很高、硬度很大的氧化物,故B正确;工业上高炉炼铁的原理是CO将铁矿石还原为铁,故C正确;铝、氧化铝、氢氧化铝既能与强酸溶液反应又能与强碱溶液反应,而铝的其他化合物不具有既能与强酸溶液反应又能与强碱溶液反应的性质,故D错误。
5.将某份铁铝合金样品均分为两份,一份加入足量盐酸,另一份加入足量NaOH溶液,同温同压下产生的气体体积比为3∶2,则样品中铁、铝物质的量之比为 ( )
A.3∶2 B.2∶1 C.3∶4 D.4∶3
【解析】选C。不管是和酸反应还是和碱反应,铝产生的氢气的量是相等的,可以假设只要铁和盐酸反应产生的氢气的物质的量与金属铝和氢氧化钠反应产生的氢气的物质的量分别是1 mol和2 mol就行了,根据化学方程式可以知道:Fe～H2,当生成1 mol氢气时,消耗金属铁1 mol;2Al～3H2,当生成2 mol的氢气时,消耗金属铝的物质的量为4/3 mol,所以铁与铝的物质的量比为1∶4/3=3∶4,故选C。
【易错提醒】合金计算的注意事项
(1)与盐酸或稀硫酸反应时注意是哪种金属能与之反应,一般是金属活动性顺序表H以前的金属能与之反应,而金属活动性顺序表H以后的金属不能与之反应;
(2)金属在与酸反应产生氢气时,一般是1 mol金属完全与酸反应产生的氢气的量等于其化合价的一半的物质的量的氢气;
(3)能与碱反应的金属高中阶段只学过铝这样一种金属。
6.(双选)下列有关离子检验的叙述正确的是 ( )
A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色,并不能说明不含Fe2+
B.向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液变红色,说明原溶液中含有Fe2+
C.向某溶液中加入NaOH溶液,得红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3+
D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀,又观察到颜色逐渐变为红褐色,说明该溶液中只含有Fe2+,不含有Mg2+
【解析】选A、C。A.呈红色,说明含Fe3+,无法判断是否含Fe2+;B.呈红色,说明含Fe3+,但Cl2有氧化性,无法判断原来是Fe2+还是Fe3+;C.红褐色沉淀,说明含有Fe3+;D.白色沉淀红褐色,说明含有Fe2+,但由于红褐色的掩盖,无法说明是否有Mg2+。
【变式训练】将一定量的镁铝合金样品分成两等份,一份加入足量NaOH溶液中,充分反应后,收集到标准状况下气体6.72 L;另一份加入到足量稀盐酸中,充分反应后,收集到标准状况下气体11.2 L。则原合金样品中镁的质量为 ( )
A.4.8 g B.6 g C.9.6 g D.12 g
【解析】选C。足量NaOH溶液中,只有Al能与之反应,加入足量稀盐酸中,两金属均反应,由电子转移守恒,Al与稀盐酸反应产生的气体和与NaOH溶液反应得到的气体量相同,为6.72 L,Mg产生的气体为11.2 L-6.72 L=4.48 L,结合Mg～
H2↑知,n(Mg)==0.2 mol,m(Mg)=0.2 mol×24 g·mol-1=4.8 g,此处计算的质量为原来的一半,故原有质量为9.6 g。
7.质量相等的三块铜片,分别与足量的浓硝酸、稀硝酸、浓硫酸(加热)反应后,产生气体的体积(标准状况)比为 ( )
A.1∶2∶1 B.2∶1∶3
C.1∶1∶1 D.6∶2∶3
【解析】选D。消耗等量的铜,生成气体的关系为Cu～2NO2,Cu～NO,Cu～SO2,
2∶∶1=6∶2∶3,D项正确。
【互动探究】三种酸与铜反应时所起的作用有哪些?其中起氧化作用的酸的比例关系怎样?
提示:酸性和强氧化性。三种情况下起酸性作用的酸比例为1∶1∶1;起氧化作用的酸的比例等于气体的物质的量之比,为6∶2∶3。
8.碳和硅原子最外层电子数相同,下列关于碳和硅的单质及化合物的类推关系正确的是 ( )
A.C与NaOH溶液不反应,则Si与NaOH溶液也不反应
B.CO2与碱液反应生成盐和水,则SiO2与碱液反应生成盐和水
C.金刚石不导电,则晶体硅也不导电
D.CO2与Na2CO3溶液反应,则SiO2与Na2SiO3溶液也反应
【解析】选B。Si与NaOH溶液反应生成Na2SiO3、H2,A错误;晶体硅是半导体,C错误;SiO2与Na2SiO3溶液不反应,D错误。
【易错提醒】解答有关硅的知识常见错误
(1)忽视Si与NaOH溶液反应放出H2;(2)认为Si不与任何酸反应;(3)认为C、Si为非金属,只能作氧化剂;(4)SiO2既能与碱反应又能与氢氟酸反应,认为SiO2为两性氧化物;(5)H2SO4、H2SO3、HClO等酸溶于水,认为H2SiO3也溶于水。
9.用一定量的铁与足量的稀硫酸及足量的CuO制成单质铜,有人设计以下两种方案:
①FeH2Cu
②CuOCuSO4Cu
若按实验原则进行操作,则两者制得单质铜的量的比较中,正确的是 ( )
A.①多 B.②多
C.相等 D.无法判断
【解析】选B。①中在H2还原CuO之前应先通入一段时间的H2,故②中制得的单质铜较多。
【易错提醒】氢气还原氧化铜实验需要先通一会儿氢气后再加热使其反应,如果忽视了题干中“按实验原则进行操作”,本题易错选C。
10.被严重腐蚀了的铜和铁共同放入盐酸中充分反应后,剩余残渣中只有铜,则溶液中含有的金属阳离子为 ( )
A.一定只含有Fe2+ B.可能只含Cu2+
C.一定有Fe2+和Cu2+ D.可能有Cu2+和Fe2+
【解析】选D。剩余残渣中只有铜,溶液中一定没有Fe3+,铁元素以Fe2+的形式存在。若铁的量较多,恰好将Cu2+还原为Cu,则溶液中没有Cu2+;若铁的量不足,则溶液中还有剩余的Cu2+。
11.所谓合金,就是不同种金属(也包括一些非金属)在熔化状态下形成的一种熔合物,根据下列四种金属的熔沸点:
Na
Cu
Al
Fe
熔点
97.5℃
1 083℃
660℃
1 535℃
沸点
883℃
2 595℃
2 200℃
3 000℃
其中不能形成合金的是 ( )
A.Cu与Na B.Fe与Cu
C.Cu与Al D.Al与Na
【解析】选A。Cu的熔点高于Na的沸点,即当Cu熔化时,Na已经气化,二者难以形成合金。
12.向Fe2O3和铁粉组成的混合物中,加入适量的稀硫酸,各物质恰好完全反应,测得溶液中不含Fe3+,且Fe2+与H2的物质的量之比为4∶1,那么在反应中,Fe2O3、Fe、H2SO4之间的物质的量之比为 ( )
A.1∶1∶1 B.1∶2∶4
C.1∶2∶3 D.2∶3∶5
【解析】选B。由溶液中无Fe3+,设原Fe2O3为xmol,则n(Fe3+)=2xmol,反应:2Fe3++Fe====3Fe2+消耗Fe为xmol,生成Fe2+为3xmol,设与酸反应的铁为ymol,生成H2为ymol,而n(Fe2+)∶n(H2)=4∶1,故=,=,则n(Fe2O3)∶n(Fe)=1∶2,又由最后溶质为FeSO4,得出答案。
13.镁、铝、铁三种金属单质中的两种组成的混合物共6 g,与足量的稀盐酸反应,产生标准状况下的氢气2.8 L,由此可判断混合物中必定含有 ( )
A.Fe B.Mg C.Al D.无法判断
【解析】选A。此题可用极值法解答:假设6 g金属全部是Mg、Al或Fe,则
Mg ～ H2
0.25 mol 0.25 mol
产生氢气的体积是
0.25 mol×22.4 L·mol-1=5.6 L;
Al ～ 1.5H2
0.22 mol 0.33 mol
产生氢气的体积是
0.33 mol×22.4 L·mol-1=7.39 L;
Fe ～ H2
0.11 mol 0.11 mol
产生氢气的体积是0.11 mol×22.4 L·mol-1=2.46 L;
所以金属应该是铁和铝或者是铁和镁的混合物。
【方法规律】极值法在化学计算中的应用
(1)极值法的含义。
极值法是把研究的对象或变化过程假设成某种理想的极限状态进行分析、推理、判断的一种思维方法;是将题设构造为问题的两个极端,然后依据有关化学知识确定所需反应物或生成物的量的解题方法。极值法的特点是“抓两端,定中间”。运用此法解题的优点是将某些复杂的、难以分析清楚的化学问题(如某些混合物的计算、平行反应计算和讨论型计算等)变得单一化、极端化和简单化,使解题过程简洁,解题思路清晰,把问题化繁为简,化难为易,从而提高了解题效率。
(2)极值法解题的三个基本思路。
①把可逆反应假设成向左或向右进行的完全反应。
②把混合物假设成纯净物。
③把平行反应分别假设成单一反应。
14.有NaCl、FeCl2、FeCl3、MgCl2、AlCl3、NH4Cl六种溶液,只用一种试剂就可把它们鉴别开来,这种试剂是 ( )
A.盐酸 B.烧碱溶液
C.氨水 D.KSCN溶液
【解析】选B。当盐溶液中酸根离子相同,而金属阳离子不同时,要选择碱溶液来鉴别。由于不同的金属阳离子与OH-发生反应产生的金属氢氧化物沉淀的颜色一般不同。可根据不同的实验现象加以区分。NaCl加入氢氧化钠溶液无明显现象;FeCl2加入氢氧化钠溶液首先产生白色沉淀,白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色;FeCl3加入氢氧化钠溶液产生红褐色沉淀;MgCl2加入氢氧化钠溶液产生白色沉淀;AlCl3加入少量氢氧化钠溶液时产生白色沉淀,过量时沉淀又逐渐溶解;NH4Cl加入氢氧化钠溶液,有刺激性气味的气体产生。各种溶液现象不同,因而可以区分。
15.(能力挑战题)如图,纵坐标表示沉淀质量,横坐标表示加入试剂的体积,请选出曲线变化关系与对应选项相符的实验项 ( )
A.往澄清石灰水中逐渐通入SO2气体
B.往澄清石灰水中逐渐通入CO2气体
C.往AlCl3溶液中逐滴加NaOH溶液
D.往NaAlO2溶液中逐滴加盐酸
【解析】选B。往澄清石灰水中逐渐通入SO2气体或CO2气体,生成沉淀与沉淀溶解所需SO2或CO2的体积相同,故A项错误,B项正确;向AlCl3溶液中逐滴加NaOH溶液,产生沉淀与沉淀溶解所需NaOH溶液的体积之比应为3∶1,C项错误;向NaAlO2溶液中逐滴加盐酸,产生沉淀与沉淀溶解所需盐酸的体积之比为1∶3,D项错误。
二、非选择题(本题包括3小题,共40分)
16.(12分)霞石是一种硅酸盐,其组成可表示为K2O·3Na2O·4Al2O3·8SiO2,某小组同学设计以霞石为原料制备Al2O3的方案如下:
请回答下列问题:
(1)沉淀1的化学式为 。
(2)滤液1与过量NaOH溶液反应的所有的离子方程式为?
。
(3)写出由溶液2生成Al(OH)3的离子方程式:?
。
(4)通入过量的二氧化碳,过滤后的滤液中含有的阴离子主要是 。
(5)由Al(OH)3Al2O3的反应条件为 。
(6)某同学提出上述流程较繁琐,可简化流程,其方法是向滤液1中加入足量的试剂X即可得到Al(OH)3,则试剂X为 。
【解析】(1)根据霞石的组成可知,当加入盐酸之后只有二氧化硅不能与盐酸反应,所以过滤之后得到的沉淀只能是SiO2。
(2)霞石与过量盐酸反应之后滤液中应该含有HCl、KCl、NaCl和AlCl3,当加入过量的NaOH时,铝离子和氢离子能发生反应,所以反应的离子方程式为H++OH-====H2O;Al3++4OH-====Al+2H2O。
(3)溶液2中通入过量的CO2后发生的反应是Al+CO2+2H2O====Al(OH)3↓+HC。
(4)根据(3)通入过量的二氧化碳后发生反应的离子方程式可知可以生成大量的HC,原溶液中含有大量的Cl-,所以含有的阴离子主要是Cl-、HC。
(5)Al(OH)3加热的条件下可以分解生成Al2O3。
(6)由于反应后生成的物质中含有HCl、KCl、NaCl和AlCl3,所以只需要加入氨水就可以将铝离子沉淀为Al(OH)3。
答案:(1)SiO2
(2)H++OH-====H2O;Al3++4OH-====Al+2H2O
(3)Al+CO2+2H2O====Al(OH)3↓+HC
(4)Cl-、HC
(5)加热
(6)氨水
17.(12分)某探究小组为“变废为宝”,将一批废弃的线路板简单处理后,得到含Cu、Al及少量Fe的混合物,并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线。
(1)固体A、固体C的化学式分别是 、 。
(2)步骤①中与铁有关的离子方程式为 。
步骤①中能否用稀盐酸代替稀硫酸? (填“能”或“否”)。
(3)为了将Fe2+氧化成Fe3+且不引入杂质,氧化剂A最好是 (填化学式)。
(4)步骤②的离子反应方程式为 ;
步骤②中可通过控制H2SO4和HNO3的量,让N尽可能转化为气体逸出,则溶液B的溶质是 (填化学式);则从溶液B获得硫酸铜晶体的方法是?
。
【解析】由于混合物中含有Cu、Fe和Al,所以当加入稀硫酸之后进行过滤,Fe和Al会溶解在稀硫酸中,所以在加入稀硫酸之后得到的固体A是Cu,然后溶液中含有的溶质有铝离子和亚铁离子,加入氧化剂之后其中的亚铁离子会被氧化成三价铁,加入足量的氢氧化钠溶液之后,生成的固体C是氢氧化铁,然后对应的铝离子转化成偏铝酸根离子,所以溶液C是含有偏铝酸根离子的溶液。固体A中加入稀硫酸和浓硝酸之后会生成硫酸铜,然后将硫酸铜溶液中的溶质和溶液分离的方式是蒸发、浓缩、冷却、结晶。
答案:(1)Cu Fe(OH)3
(2)Fe+2H+====Fe2++H2↑ 否
(3)H2O2(或O2)
(4)Cu+2N+4H+====Cu2++2NO2↑+2H2O(或3Cu+8H++2N====3Cu2++2NO↑+4H2O) CuSO4 蒸发(答“蒸发、浓缩、冷却、结晶”也可)
18.(16分)(能力挑战题)单质硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质),粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度为450～500℃),四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置图:
相关信息如下:
①四氯化硅极易与水反应;
②硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物;
③有关物质的物理常数见下表:
物质
SiCl4
BCl3
AlCl3
FeCl3
PCl5
沸点/℃
57.7
12.8
-
315
-
熔点/℃
-70.0
-107.2
-
-
-
升华温度/℃
-
-
180
300
162
请回答下列问题:
(1)装置A中g管的作用是 ;装置C中的试剂是 。
(2)甲方案:f接装置Ⅰ;乙方案:f接装置Ⅱ。但是装置Ⅰ、Ⅱ都有不足之处,请你评价后填写下表。
方案
优 点
缺 点
甲
乙
(3)在上述(2)的评价基础上,请你设计一个合理方案并用文字表达:
_______________________________________________________________。
(4)SiCl4与H2反应的化学方程式为?
。
【解析】(1)g管使分液漏斗与烧瓶连通,使浓盐酸顺利滴下。由信息知,四氯化硅极易与水反应,故需除去氯气中的水。B瓶装饱和食盐水除去氯气中的氯化氢气体,C瓶装浓硫酸干燥氯气。(2)四氯化硅在常温下易液化,如果收集产品的导管太细易堵塞导管;制取的四氯化硅需要冷凝;由于尾气中含有氯气,要设置尾气处理装置,四氯化硅极易与水反应,要避免空气中的水蒸气进入产品收集装置。(3)将甲、乙方案的优点集中在一起设计合理的方案。
答案:(1)平衡压强,使液体从分液漏斗中顺利流下 浓硫酸
(2)
方案
优 点
缺 点
甲
①收集产品的导管粗,不会堵塞导管
②冷凝产品,减少产品损失
①空气中的水蒸气进入产品收集装置,使四氯化硅反应
②尾气没有处理,污染环境
乙
①有尾气处理装置,注重环保
②避免空气中的水蒸气进入装置
①产品易堵塞导管
②没有冷凝装置,产品易损失
(3)在装置Ⅰ的i处接干燥管j
(4)SiCl4+2H2Si+4HCl
【变式训练】(1)露置于空气中一段时间后的水玻璃会浑浊,向此浑浊溶液中加入稀盐酸,会生成白色沉淀,同时伴随有气泡产生。用化学方程式解释产生上述现象的原因:
①溶液变浑浊:?
;
②生成白色沉淀:?
;
③产生气泡:?
。
(2)已知A、B、C、D均含有同一种元素,A为单质,根据如图所示的物质之间的转化关系,回答下列有关问题。
①写出A、B、C、D各物质的名称:
A ,B ,C ,D 。
②写出A→D的化学方程式:?
。
③写出下列变化的离子方程式:
B→C ;
D→B 。
【解析】(1)硅酸钠在空气中和二氧化碳反应生成硅酸沉淀和碳酸钠,加入盐酸和硅酸钠反应生成硅酸沉淀,和碳酸钠反应生成二氧化碳气体。(2)A是单质,D是氧化物,A、D均可与NaOH反应生成B,且氧化物除了与碱反应外,还与碳反应生成A,所以D不是Al2O3,应是SiO2,则A为硅,B为硅酸钠,C为硅酸。
答案:(1)①Na2SiO3+CO2+H2O====H2SiO3↓+Na2CO3
②Na2SiO3+2HCl====H2SiO3↓+2NaCl
③Na2CO3+2HCl====2NaCl+CO2↑+H2O
(2)①硅 硅酸钠 硅酸 二氧化硅
②Si+O2SiO2
③Si+CO2+H2O====H2SiO3↓+C
SiO2+2OH-====Si+H2O