資源簡介

第四單元　金屬及其化合物
(滿分:100分)
一、選擇題:本題包括15小題,每小題3分,共45分。每小題只有一個選項符合題意。
1.文物記載著中華文明的燦爛成就,下列文物主要由合金材料制成的是 (　　)
文物
選項 A.圓雕玉舞人 B.透雕重環玉佩
文物
選項 C.朱雀青銅頂飾 D.弦紋貫耳瓷壺
2.(2024·重慶南開中學檢測)對下列古文獻的理解不正確的是 (　　)
A.“信州鉛山膽水自山下注,勢若瀑布……古傳一人至水濱,遺匙鑰,翌旦得之,已成銅矣”涉及置換反應
B.“綠蟻新醅酒,紅泥小火爐”,制成火爐的“紅泥”中含Fe2O3
C.“雨過天晴云破處,這般顏色做將來”描述的瓷器的青色來自Fe2O3
D.“若磁石引針,琥珀拾芥”中“磁石”的主要成分是Fe3O4
3.下列物質性質與用途具有對應關系的是 (　　)
A.Na2O2呈淡黃色,可用作供氧劑
B.NaCl熔點較高,可用于制取NaOH
C.Na2CO3溶液呈堿性,可用于除油污
D.NaHCO3易分解,可用于治療胃酸過多
4.下列關于金屬材料的敘述錯誤的是 (　　)
A.水銀、硬鋁、不銹鋼均屬于合金
B.焊錫中加入鉛,可降低其熔點
C.工業電解熔融態的Al2O3制Al時,加冰晶石能減少冶煉過程中的能耗
D.儲氫合金是一類能夠大量吸收H2,并與H2結合成金屬氫化物的材料
5.X、Y、Z、W四種物質間的轉化關系如圖所示,下列物質間的轉化不能一步實現的是 (　　)
選項 X Y Z W
A. Na Na2O NaOH NaCl
B. Cu CuO Cu(OH)2 CuCl2
C. Fe FeCl3 Fe(OH)3 Fe2O3
D. AlCl3 Na[Al(OH)4] Al(OH)3 Al2O3
6.(2024·遼寧大連檢測)下列離子方程式書寫正確的是 (　　)
A.Mg(HCO3)2溶液與足量的NaOH溶液反應:Mg2++2HC+2OH-===MgCO3↓+C+2H2O
B.將2 mol Cl2通入含1 mol FeBr2的溶液中:2Fe2++2Br-+2Cl2===2Fe3++4Cl-+Br2
C.將少量SO2通入NaClO溶液中:SO2+H2O+ClO-===Cl-+S+2H+
D.將少量的Fe3O4溶解在過量的稀硝酸中:3Fe3O4+28H++N===9Fe3++NO↑+14H2O
7.(2024·北京順義區檢測)小組同學探究Cu和物質A的反應。
裝置 序號 物質A 實驗現象
① 0.6 mol·L-1Fe(NO3)3溶液(調pH=1) 銅粉溶解,溶液變為深棕色[經檢驗含Fe(NO)2+]
② 0.6 mol·L-1 FeCl3溶液 銅粉溶解,溶液變為藍綠色
③ 1.8 mol·L-1 NaNO3溶液(調pH=1) 無明顯變化
下列分析不正確的是 (　　)
A.②中銅粉溶解的原因:Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+
B.①中產生NO的原因:pH=1時,Cu直接將N還原為NO
C.若向③中加入FeSO4固體,推測銅粉會溶解
D.①②③現象的差異可能與物質氧化性(或還原性)強弱有關
8.某實驗小組設計粗食鹽(含有少量MgSO4和CaSO4)的提純方案如下。
10.0 g粗食鹽溶液濾液①濾液②純NaCl
已知:Ksp(BaCO3)=5.1×10-9,Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,下列說法不正確的是 (　　)
A.操作 Ⅰ 中依據NaCl的溶解度估算加水量
B.操作 Ⅱ 和Ⅳ煮沸增大沉淀的顆粒直徑,利于后續過濾
C.為了節約過濾時間,操作Ⅲ和Ⅴ可以合并進行
D.操作Ⅵ可以借助pH計精確控制加入鹽酸的量
9.(2024·廣東珠海檢測)鋁熱反應常用于冶煉高熔點金屬,某小組探究Al粉與Fe3O4發生反應所得黑色固體的成分,實驗過程及現象如圖所示。
下列說法不正確的是 (　　)
A.反應①產生的氣體是H2
B.反應②為Al2O3+2OH-+3H2O===2[Al(OH)4]-
C.反應③的白色沉淀是Al(OH)3
D.黑色固體中不含Al和Fe3O4
10.(2024·河北保定檢測)探究Na2O2與水的反應的實驗如圖所示(已知:H2O2H++H、H+H+),下列分析不正確的是 (　　)
A.①、⑤中產生的氣體能使帶火星的木條復燃
B.①、④中均發生了氧化還原反應和復分解反應
C.②、⑤中KMnO4與MnO2的作用不同
D.通過③能比較酸性:HCl>H2O2
11.(2024·天津寧河區檢測)工業上利用礦物資源的流程圖如圖所示,下列說法正確的是 (　　)
A.轉化過程中的原料純堿、石英、黃銅礦都是純凈物
B.純堿屬于堿,能與鹽酸反應
C.制備純硅的過程中涉及的反應均為置換反應
D.黃銅礦(主要成分為CuFeS2)與O2反應產生的Cu2S、FeO均是還原產物
12.利用廢舊鍍鋅鐵皮制備Fe3O4膠體粒子的流程如圖所示:
已知:鍍鋅鐵皮就是鐵皮表面鍍上一層鋅;Zn溶于強堿時生成[Zn(OH)4]2-。下列有關說法正確的是 (　　)
A.“氧化”后溶液中主要存在的離子:H+、Fe2+、Fe3+、S
B.“酸溶”的離子方程式為Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
C.用氫氧化鈉溶液處理廢舊鍍鋅鐵皮,主要目的是處理鐵皮表面的油污
D.最后一步“反應”中N2的作用是將部分Fe3+還原成Fe2+
13.鉀長石(K2O·Al2O3·6SiO2)是含鉀量較高、分布最廣、儲量最大的非水溶性鉀資源,以鉀長石為原料制取鉀肥K2CO3的一種工藝流程如圖所示。已知:鉀長石中的鉀元素和鋁元素在Na2CO3作用下轉化為Na[Al(OH)4]和K[Al(OH)4]。下列說法正確的是 (　　)
A.可用“水浸”操作直接提取鉀長石中的主要成分
B.“浸渣 Ⅰ”可以作為冶煉金屬鋁的主要原料
C.“堿化”發生的主要反應為OH-+HC===C+H2O
D.流程中只有CO2可循環利用
14.實驗小組研究Na與CO2的反應,實驗裝置如圖所示:
實驗步驟和現象:
ⅰ.通入CO2至澄清石灰水渾濁后,點燃酒精燈;
ⅱ.一段時間后,硬質玻璃管中有白色物質產生,管壁上有黑色物質出現,檢驗CO的試劑未見明顯變化;
ⅲ.將硬質玻璃管中的固體溶于水,未見氣泡產生;過濾,向濾液中加入過量BaCl2溶液,產生白色沉淀;再次過濾,濾液呈堿性;取白色沉淀加入鹽酸,產生氣體;
ⅳ.將管壁上的黑色物質與濃硫酸混合加熱,生成能使品紅溶液褪色的氣體。
下列說法不正確的是 (　　)
A.步驟ⅰ的目的是排除O2的干擾
B.步驟ⅲ證明白色物質是Na2CO3
C.步驟ⅳ發生反應的化學方程式為C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O
D.根據以上實驗推測:CO2與金屬K也可以發生反應并被還原
15.(2024·北京海淀區改編)常溫時,研究pH對一定濃度FeSO4的穩定性的影響,根據下圖分析不合理的是 (　　)
A.pH小于1時,亞鐵離子幾乎無損耗,可能的原因是4Fe2++O2+10H2O4Fe(OH)3+8H+,平衡逆向移動
B.pH在3.0~5.5之間,pH的變化對FeSO4穩定性影響不大
C.pH大于6.5時,亞鐵損耗量突變,可能的原因是生成的Fe(OH)2更易被氧化
D.其他條件相同時,FeSO4溶液中加入少量(NH4)2SO4固體, FeSO4的穩定性減弱
二、非選擇題:本題共4小題,共55分。
16.(14分)
Ⅰ .Na2CO3和NaHCO3是廚房中常見的兩種鹽。
(1)(2分)用Na2CO3溶液和NaHCO3溶液與鹽酸反應的差異鑒別二者。甲組進行了如圖1所示的4組實驗。
圖1
其中實驗　　　　　(填實驗序號,后同)和　　　　　可以鑒別Na2CO3和NaHCO3。
(2)(3分)利用如圖2所示實驗比較碳酸鈉和碳酸氫鈉的熱穩定性,則試管甲中盛裝的物質為　　　　(1分)(填化學式)。
取2.74 g碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物,加熱到質量不再變化時,剩余固體的質量為2.12 g,則混合物中碳酸鈉的質量為　　　　　　(2分)。
Ⅱ .如圖3所示,此裝置可用來制備Fe(OH)2并驗證其還原性。
(3)(1分)制備Fe(OH)2。
儀器X的名稱為　　　　　　,實驗開始時先將止水夾a打開,滴入硫酸和鐵粉反應。一段時間后關閉止水夾a,使A中溶液流入B中進行反應。
(4)(4分)驗證Fe(OH)2還原性。
實驗完畢,打開止水夾b,充入一部分空氣,此時B瓶中發生的反應為　　　　　
(寫反應的化學方程式),現象:　　　　　　。
(5)(4分)取A中溶液經一系列操作得到8.34 g FeSO4·7H2O(Mr=278)樣品,該樣品隔絕空氣受熱分解生成多種化合物過程的熱重曲線(殘留樣品質量隨溫度變化的曲線)如圖4所示。
①溫度為100 ℃時,固體物質M的化學式為　　　　　　。
②在隔絕空氣的條件下,由P到Q的反應的化學方程式為　　　　　　。
17.(13分)(2024·山西太原質檢)鎂及其化合物在現代工業、國防建設中有著廣泛的應用?；卮鹣铝袉栴}:
(1)(2分)單質鎂在空氣中燃燒的主要產物是白色的　　　　　　　　(填化學式,下同),還生成少量的　　　　　　　　。
(2)(3分)CH3MgCl是一種重要的有機合成試劑,其中鎂的化合價為　　　　　　(1分),CH3MgCl水解時除生成甲烷外,還生成一種堿和一種鹽。寫出該反應的化學方程式:　　　　　　(2分)。
(3)(2分)現有一塊Al-Mg合金,將其置于燒杯中。若加入20 mL 1 mol·L-1 NaOH溶液,恰好完全反應生成n1 mol H2。若加入20 mL 1 mol·L-1鹽酸,則生成n2 mol H2。計算n1-n2=　　　　　　。
(4)(6分)Mg(OH)2是常用的阻燃材料。以白云石(CaCO3、MgCO3,不考慮雜質)為原料制備Mg(OH)2和CaCO3的工藝流程如下:
①相同條件下,溶解度:Ca(OH)2　　　　　　(填“>”或“<”)Mg(OH)2。
②“煅燒”時稱取27.6 g白云石,高溫加熱到質量不再變化,收集到6.72 L(標準狀況下)CO2,若工藝中不考慮Ca、Mg損失,則Mg(OH)2和CaCO3的質量分別為　　　　　　、　　　　　　。
18.(14分)廢舊鋅錳電池中的黑錳粉含有MnO2、MnO(OH)、NH4Cl和少量ZnCl2、Fe2O3及炭黑等,為了保護環境、充分利用錳資源,通過如圖流程制備MnSO4。
回答下列問題:
(1)(1分)基態25Mn原子的簡化電子排布式為　　　　　　。
(2)(3分)“濾液a”的主要成分為NH4Cl,另外還含有少量ZnCl2等。
①用離子方程式表示“濾液a”呈酸性的原因:　　　　　 　　　　　　(2分)。
②根據如圖所示的溶解度曲線,將“濾液a”蒸發結晶、　　　　　　(1分)、洗滌、干燥,得NH4Cl固體。
(3)(2分)“焙燒”的目的是除炭、氧化MnO(OH)等?？諝庵蠴2氧化MnO(OH)的化學方程式為　　　　　
　　　　　　。
(4)(4分)探究“酸浸”中MnO2溶解的適宜操作。
實驗Ⅰ .向MnO2中加入H2O2溶液,產生大量氣泡;再加入稀H2SO4,固體未明顯溶解。
實驗Ⅱ .向MnO2中加入稀H2SO4,固體未溶解;再加入H2O2溶液,產生大量氣泡,固體完全溶解。
①實驗Ⅰ中MnO2的作用是　　　　　　(1分),實驗Ⅱ中H2O2的作用是　　　　　　(1分)。
②由實驗可知,“酸浸”溶解MnO2時加入試劑的順序是
　　　　　　(2分)。
(5)(4分)證明MnSO4溶液中Fe3+沉淀完全:取少量溶液,滴加　　　　　　(填試劑),觀察到　　　　　　(填現象)。
19.(14分)(2024·北京西城區檢測)AlN新型材料應用前景廣泛,其制備與性質研究成為熱點。
相關數據如表所示。
物質 熔點/℃ 沸點/℃ 與N2反應溫度/℃ 相應化合物分解溫度/℃
Al 660 2 467 >800 AlN:>2 000,>1 400升華 AlCl3:>181升華
Mg 649 1 090 >300 Mg3N2:>800
(1)(8分)AlN的制備。
①化學氣相沉積法。
一定溫度下,以AlCl3氣體和NH3為原料制備AlN,反應的化學方程式是　　　　　 　　　　　　(2分)。
上述反應適宜的溫度范圍是　　　　(1分)(填標號)。
A.75~100 ℃ B.600~1 100 ℃ C.2 000~2 300 ℃
②鋁粉直接氮化法。
Al與N2可直接化合為AlN固體,AlN能將Al包裹,反應難以繼續進行?？刂茰囟?在Al粉中均勻摻入適量Mg粉,可使Al幾乎全部轉化為AlN固體。該過程發生的反應有　　　　　　　　　　(2分)、　　　　　　　　　　(2分)和2Al+N22AlN。
③碳熱還原法。
以Al2O3、C(石墨)和N2為原料,在高溫下制備AlN。
已知:ⅰ.2Al2O3(s)4Al(g)+3O2(g) ΔH1=+3 351 kJ·mol-1。
ⅱ.2C(石墨,s)+O2(g)2CO(g) ΔH2=-221 kJ·mol-1。
ⅲ.2Al(g)+N2(g)2AlN(s) ΔH3=-318 kJ·mol-1
運用平衡移動原理分析反應ⅱ對反應ⅰ的可能影響:　　　　　 　　　　　　(1分)。
(2)(4分)AlN的性質。AlN粉末可發生水解。相同條件下,不同粒徑的AlN粉末水解時溶液pH的變化如圖所示。
①AlN粉末水解的化學方程式是　　　　　 　　　　　　。
②解釋t1~t2 h內兩條曲線差異的可能原因:　　　　　 　　　　　　。
(3)(2分)AlN含量檢測。向a g AlN樣品中加入足量濃NaOH溶液,然后通入水蒸氣將NH3全部蒸出,將NH3用過量的V1 mL c1 mol·L-1 H2SO4溶液吸收完全,剩余的H2SO4用V2 mL c2 mol·L-1 NaOH溶液恰好中和,則樣品中AlN的質量分數是　　　　　　。
第四單元　金屬及其化合物
1.答案　C
解析　玉石的主要成分為SiO2和Al2O3等,不屬于合金,A、B錯誤;青銅屬于銅合金,C正確;瓷壺主要由硅酸鹽材料制成,D錯誤。
2.答案　C
解析　該過程中發生的反應為Fe+CuSO4===FeSO4+Cu,涉及置換反應,A正確;Fe2O3為紅棕色粉末,“紅泥”因含有Fe2O3而呈紅色,B正確;青色瓷器的燒制過程中將含有紅棕色氧化鐵的色釉還原為青色,此時鐵元素為+2價,故瓷器的青色不是來自Fe2O3,C錯誤;Fe3O4是具有磁性的黑色晶體,俗稱磁性氧化鐵,D正確。
3.答案　C
解析　Na2O2能與水和二氧化碳反應生成氧氣,因此可作供氧劑,與顏色無關,A錯誤;可以電解飽和NaCl溶液制取NaOH,與NaCl熔點無關,B錯誤;Na2CO3溶液呈堿性,可使油污在堿性條件下水解生成溶于水的物質而除去,C正確;NaHCO3能與胃酸的主要成分HCl反應生成二氧化碳,因此可以用于治療胃酸過多,與其穩定性無關,D錯誤。
4.答案　A
解析　A項,水銀是金屬汞的俗稱,不屬于合金,符合題意;B項,焊錫中加入鉛,形成鉛錫合金,合金熔點低于組成它的各金屬的熔點,不符合題意;C項,工業電解熔融態的Al2O3制Al時,加冰晶石降低熔點,能減少冶煉過程中的能耗,不符合題意;D項,儲氫合金可以吸收大量的氫氣,氫氣與金屬發生化學反應生成金屬氫化物,金屬氫化物既容易形成,稍稍加熱又容易分解,室溫下吸、放氫速率快,不符合題意。
5.答案　B
解析　鈉和氧氣生成氧化鈉,氧化鈉和水生成氫氧化鈉,氫氧化鈉和鹽酸生成氯化鈉,電解熔融氯化鈉生成鈉單質,均能一步實現,A不符合題意;銅在氧氣中點燃生成氧化銅,氧化銅轉化為氫氧化銅需要兩步才能實現(先加硫酸生成硫酸銅,再加氫氧化鈉生成氫氧化銅),氫氧化銅和鹽酸生成氯化銅,電解熔融的氯化銅可得到單質銅,B符合題意;Fe和氯氣在加熱條件下化合生成FeCl3,FeCl3和NaOH溶液反應生成Fe(OH)3沉淀,Fe(OH)3受熱分解生成Fe2O3,Fe2O3被H2、CO或Al等還原為鐵單質,均能一步實現,C不符合題意;AlCl3與足量的NaOH發生反應產生Na[Al(OH)4],Na[Al(OH)4]與適量HCl溶液發生反應產生Al(OH)3,Al(OH)3受熱分解生成Al2O3,Al2O3與鹽酸反應生成AlCl3,均能一步實現,D不符合題意。
6.答案　D
解析　向Mg(HCO3)2溶液中滴加足量NaOH溶液,Mg(HCO3)2和NaOH以物質的量之比為1∶4完全反應,離子方程式為Mg2++2HC+4OH-===Mg(OH)2↓+2C+2H2O,A錯誤;將2 mol Cl2通入含1 mol FeBr2的溶液中,Cl2過量,Fe2+、Br-均被氧化,離子方程式為2Fe2++4Br-+3Cl2===2Fe3++6Cl-+2Br2,B錯誤;少量SO2通入NaClO溶液中發生氧化還原反應,正確的離子方程式為SO2+H2O+3ClO-===S+2HClO+Cl-,C錯誤;將少量的Fe3O4溶解在過量的稀硝酸中,鐵元素完全被氧化為Fe3+,離子方程式為3Fe3O4+28H++N===9Fe3++NO↑+14H2O,D正確。
7.答案　B
解析　實驗②中,Cu與Fe3+反應生成Cu2+(藍色)和Fe2+(綠色),溶液變為藍綠色,A正確;經檢驗溶液中含Fe(NO)2+,說明加入銅粉后,Cu與Fe3+反應生成Cu2+(藍色)和Fe2+(綠色),結合③中實驗現象可知,酸性條件下Fe2+與N反應產生NO,B錯誤;若向③中加入FeSO4固體,酸性條件下,Fe2+與N發生氧化還原反應生成Fe3+,根據實驗①的條件推測,銅粉會溶解,C正確;Fe3+、N(H+)等具有強氧化性,Fe2+具有還原性,則①②③現象的差異可能與物質氧化性(或還原性)強弱有關,D正確。
8.答案　C
解析?、駷榇蛀}的溶解過程,依據NaCl的溶解度估算加水量,以免加水過多,加熱時間過長且浪費資源,A項正確;小火煮沸可增大沉淀的顆粒直徑,利于后續過濾,B項正確;操作Ⅲ過濾除去BaSO4,操作Ⅴ過濾除去BaCO3、Mg(OH)2、CaCO3,Ksp(BaCO3)=5.1×10-9,Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,若操作Ⅲ和操作Ⅴ合并,則會發生沉淀的轉化,S除不盡,C項錯誤;操作Ⅵ向濾液②中加入HCl,除去過量的NaOH、Na2CO3,借助pH計可精確控制加入鹽酸的量,即溶液pH=7時溶液中的NaOH、Na2CO3就除盡了,D項正確。
9.答案　D
解析　黑色固體與稀硫酸發生反應①生成氣體,則有金屬與稀硫酸的反應,即含有Fe或Al或二者都有,產生的氣體是H2,A正確;溶液a與二氧化碳反應生成白色沉淀,白色沉淀為氫氧化鋁,則溶液a中含有[Al(OH)4]-,C正確;因黑色固體能與稀NaOH反應且無氣體產生,則黑色固體中一定含氧化鋁,一定不含Al,反應②為Al2O3+2OH-+3H2O===2[Al(OH)4]-,B正確;向溶液b中加入KSCN溶液,溶液不變紅,則溶液b中不含Fe3+,結合上述分析可知,黑色固體中一定含氧化鋁、Fe,一定不含Al,可能含Fe3O4,D錯誤。
10.答案　D
解析　①中發生反應的化學方程式為Na2O2+2H2O===2NaOH+H2O2、2H2O2===2H2O+O2↑;②中發生反應的化學方程式為2KMnO4+5H2O2+3H2SO4===K2SO4+2MnSO4+5O2↑+8H2O;③中發生反應的化學方程式為H2O2+BaCl2===BaO2↓+2HCl;④中發生反應的化學方程式為BaO2+H2SO4===BaSO4+H2O2、2H2O2===2H2O+O2↑;⑤中發生反應的化學方程式為2H2O22H2O+O2↑。①、⑤中產生的氣體均為O2,能使帶火星的木條復燃,A正確;①、④中均發生了氧化還原反應和復分解反應,B正確;②中KMnO4為氧化劑,⑤中MnO2為催化劑,C正確;③中生成的BaO2沉淀不溶于鹽酸,不能通過③判斷H2O2與HCl的酸性強弱,D錯誤。
11.答案　D
解析　石英、黃銅礦屬于混合物,A錯誤;純堿是Na2CO3,屬于鹽,能與鹽酸反應,B錯誤;制備純硅的過程中涉及反應:①SiO2+2CSi(粗)+2CO↑,②Si(粗)+2Cl2SiCl4,③SiCl4+2H2Si(純)+4HCl,①和③均為置換反應,②是化合反應,C錯誤;黃銅礦(CuFeS2)與O2反應產生Cu2S、SO2、FeO,Cu、O的化合價降低,則Cu2S、FeO均是還原產物,D正確。
12.答案　A
解析　
根據流程可知“酸溶”生成硫酸亞鐵,加入雙氧水氧化部分亞鐵離子,則“氧化”后溶液中主要存在的離子有H+、Fe2+、Fe3+、S,A正確;“堿洗”過程中Zn溶解,鐵不反應,過濾除去濾液,濾渣是鐵,所以“酸溶”的離子方程式是Fe+2H+===Fe2++H2↑,B錯誤;氫氧化鈉溶液與油污反應生成高級脂肪酸鈉,具有除油污作用,但同時Zn溶于強堿生成可溶于水的[Zn(OH)4]2-,氫氧化鈉主要起到溶解鍍層鋅的作用,C錯誤;最后一步反應中,氮氣的作用是排出空氣防止亞鐵離子被氧化,D錯誤。
13.答案　C
解析　
鉀長石為非水溶性鉀資源,不能用“水浸”操作直接提取,A錯誤;“浸渣Ⅰ”主要成分為硅酸鈣以及未反應的SiO2等不溶物,“浸渣Ⅱ”可作為冶煉金屬鋁的原料,B錯誤;“堿化”過程主要反應為OH-+HC,C正確;流程中CO2以及碳酸鈉均可以循環使用,D錯誤。
14.答案　B
解析　實驗前先通入CO2,可將裝置中的空氣排盡,排除O2對實驗的干擾,A項正確;由實驗?？芍?濾液呈堿性,說明生成氫氧化鈉,則白色物質含有碳酸鈉和氧化鈉,B項錯誤;黑色物質為碳,加熱條件下與濃硫酸反應生成CO2、SO2、H2O,反應的化學方程式為C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O,C項正確;K的活潑性比Na強,且兩者處于同一主族,具有相似的化學性質,則CO2與金屬K也可以發生反應并被還原,D項正確。
15.答案　D
解析　Fe2+易與O2反應,反應的化學方程式為4Fe2++O2+10H2O4Fe(OH)3+8H+,pH小于1時,c(H+)較大,平衡逆向移動,Fe2+幾乎無損耗,A正確;由題圖可知,pH在3.0~5.5之間,Fe2+的損耗量幾乎不變,說明pH在3.0~5.5之間,pH變化對FeSO4穩定性影響不大,B正確;pH大于6.5時,c(H+)較小,亞鐵損耗量發生突變,可能原因是溶液酸性減弱,生成的Fe(OH)2更易被氧化,C正確;其他條件相同時,FeSO4溶液中加入少量(NH4)2SO4固體,N水解,c(H+)增大,4Fe2++O2+10H2O4Fe(OH)3+8H+平衡逆向移動,抑制Fe2+被氧化,FeSO4的穩定性增強,D錯誤。
16.答案　(1)①　②　(2)NaHCO3　1.06　(3)分液漏斗
(4)4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3　白色沉淀迅速變為灰綠色,最終變為紅褐色　(5)①FeSO4·4H2O
②2FeSO4Fe2O3+SO3↑+SO2↑
解析　(1)分別向Na2CO3溶液和NaHCO3溶液中滴加稀鹽酸時,后者產生氣泡更快,主要是因為稀鹽酸少量時Na2CO3先變成NaHCO3,再變為H2O和CO2。故實驗①和實驗②可以鑒別Na2CO3和NaHCO3。而實驗③、④中稀鹽酸均過量,二者均能快速產生氣泡,無法區分。(2)具支試管乙的溫度相對較高,試管甲的溫度相對較低,若將Na2CO3置于溫度較低的試管甲中,無法確定是溫度低導致Na2CO3無法分解,還是Na2CO3本身不分解,所以應將Na2CO3放在具支試管乙中,而NaHCO3置于試管甲中,以避免溫度差異引起的錯誤結論。取2.74 g碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物,加熱到質量不再變化時,剩余固體的質量為2.12 g,剩余的固體為Na2CO3,其物質的量為=0.02 mol,設混合物中Na2CO3的物質的量為x mol,NaHCO3的物質的量為y mol,則2x+y=0.04,106x+84y=2.74,解得x=0.01,y=0.02,則混合物中Na2CO3的質量為0.01 mol×106 g·mol-1=1.06 g。(3)儀器X的名稱為分液漏斗。(4)實驗開始時先將止水夾a打開,滴入硫酸和鐵粉反應,生成FeSO4和H2,一段時間后關閉止水夾a,A中壓強不斷增大,將A中溶液壓入B中進行反應,生成Fe(OH)2,Fe(OH)2遇空氣易被氧化為Fe(OH)3,伴隨有白色沉淀迅速變為灰綠色最終變為紅褐色的現象發生,反應為4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。(5)①8.34 g FeSO4·7H2O的物質的量為0.03 mol,其中n(H2O)=0.21 mol,加熱先生成6.72 g物質M,質量減少1.62 g,減少的質量為水的質量,即減少0.09 mol H2O,故M的化學式為FeSO4·4H2O。②生成P的質量為4.56 g,此時減少的總質量為3.78 g,減少的質量全為水的質量,共減少0.21 mol H2O,即全部失水,P的化學式為FeSO4,最后生成2.40 g Q,Q中Fe有0.03 mol,Fe的質量為1.68 g,剩余0.72 g為O的質量,有0.045 mol O,則Q的化學式為Fe2O3,P到Q的過程中,鐵元素的化合價升高,則硫元素的化合價降低,P→Q失去S、O的物質的量之比為,故同時生成SO2和SO3,反應的化學方程式為2FeSO4Fe2O3+SO3↑+SO2↑。
17.答案　(1)MgO　Mg3N2
(2)+2　2CH3MgCl+2H2O===2CH4↑+MgCl2+Mg(OH)2↓
(3)0.02　(4)①>　②8.7 g　15 g
解析　(1)鎂既能在氧氣中燃燒又能在氮氣中燃燒,氧氣的氧化性比氮氣的強,所以單質鎂在空氣中燃燒的主要產物是白色的MgO,還生成少量的Mg3N2。(2)CH3MgCl是一種重要的有機合成試劑,根據化合物中各元素正、負化合價代數和為0知,鎂元素的化合價為+2,CH3MgCl水解時除生成甲烷外,還生成一種堿和一種鹽,則該堿一定是氫氧化鎂,該鹽一定是氯化鎂,該反應的化學方程式為2CH3MgCl+2H2O===2CH4↑+MgCl2+Mg(OH)2↓。(3)20 mL 1 mol·L-1 NaOH溶液中含有0.02 mol NaOH,發生反應2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑,故0.02 mol NaOH參加反應可生成0.03 mol H2,n1=0.03。20 mL 1 mol·L-1鹽酸中含有0.02 mol HCl,與金屬反應產生的n(H2)=n(H+)=n(HCl)=0.01 mol,即n2=0.01,故n1-n2=0.03-0.01=0.02。(4)①氫氧化鈣微溶于水,氫氧化鎂難溶于水,所以相同條件下,溶解度Ca(OH)2>Mg(OH)2。②“煅燒”時稱取27.6 g白云石,高溫加熱到質量不再變化,收集到6.72 L(標準狀況下)CO2,則CO2的物質的量為0.3 mol,由碳原子守恒可得,n(CaCO3)+n(MgCO3)=0.3 mol,100 g·mol-1×n(CaCO3)+84 g·mol-1×n(MgCO3)=27.6 g,解得n(CaCO3)=0.15 mol,n(MgCO3)=0.15 mol,若工藝中不考慮Ca、Mg損失,則Mg(OH)2的質量為58 g·mol-1×0.15 mol=8.7 g、CaCO3的質量為100 g·mol-1×0.15 mol=15 g。
18.答案　(1)[Ar]3d54s2
(2)①N+H2ONH3·H2O+H+　②趁熱過濾
(3)4MnO(OH)+O24MnO2+2H2O
(4)①催化劑　還原劑?、谙燃尤胂2SO4,再加入H2O2溶液
(5)KSCN溶液　不變紅
解析　
(1)Mn是25號元素,電子排布式是1s22s22p63s23p63d54s2,簡化的電子排布式是[Ar]3d54s2。(2)①“濾液a”的主要成分為NH4Cl,另外還含有少量ZnCl2等,“濾液a”呈酸性的原因是銨根離子水解,離子方程式是N+H2ONH3·H2O+H+。②由圖可知氯化銨的溶解度隨溫度變化不大,故將“濾液a”蒸發結晶、趁熱過濾、洗滌、干燥可以得到氯化銨。(3)根據流程可知,“焙燒”的目的是除炭、氧化MnO(OH)等,在空氣中MnO(OH)被氧化為二氧化錳,化學方程式是4MnO(OH)+O24MnO2+2H2O。(4)①實驗Ⅰ中,向MnO2中加入H2O2溶液,產生大量氣泡,雙氧水分解,其中MnO2的作用是催化劑;實驗Ⅱ中,向MnO2中加入稀H2SO4,固體未溶解,再加入H2O2溶液,產生大量氣泡,固體完全溶解,說明二氧化錳被還原,H2O2是還原劑。②由實驗可知,“酸浸”溶解MnO2時加入試劑的順序是先加入稀H2SO4,再加入H2O2溶液,在酸性條件下,二氧化錳被還原為MnSO4。(5)檢驗Fe3+使用KSCN溶液;證明溶液中Fe3+沉淀完全,觀察到的現象是不變紅。
19.答案　(1)①AlCl3+NH3AlN+3HCl　B?、?Mg+N2Mg3N2　Mg3N23Mg+N2　③反應ⅱ能降低氧氣的濃度,促進反應ⅰ平衡正向移動　(2)①AlN+4H2O===Al(OH)3+NH3·H2O?、诹捷^小的AlN的表面積大,水解反應速率較大　(3)%
解析　(1)①AlCl3氣體和NH3制備AlN的反應不是氧化還原反應,根據原子守恒配平可得:AlCl3+NH3AlN+3HCl。根據表中數據,要保證AlCl3為氣體,需要溫度大于181 ℃,A項不符合題意;AlN在溫度高于2 000 ℃時會分解,C項不符合題意;故答案選B。②根據表中數據,溫度高于300 ℃時鎂和氮氣反應,溫度高于800 ℃氮化鎂會分解,故還可發生反應3Mg+N2Mg3N2、Mg3N23Mg+N2。③反應ⅱ能消耗反應ⅰ生成的氧氣,降低氧氣的濃度,促進反應ⅰ平衡正向移動。(2)①氮化鋁水解產生氫氧化鋁和一水合氨:AlN+4H2O===Al(OH)3+NH3·H2O。②由題圖可知,t1~t2 h內兩條曲線的反應速率是不同的,而反應速率和反應物的接觸面積有關,粒徑較小的AlN的表面積大,水解反應速率較快。(3)根據關系式2NaOH~H2SO4可得,n剩余(H2SO4)=×10-3 mol,則與NH3反應的硫酸的物質的量為(c1V1-)×10-3 mol,根據2NH3~H2SO4可得,n(NH3)=2×(c1V1-)×10-3 mol,根據氮原子守恒可知,n(AlN)=2×(c1V1-)×10-3 mol,故樣品中氮化鋁的質量分數為%。

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