2020届高考化学二轮复习元素及其化合物作业 练习

专题限时集训(八)　元素及其化合物

(限时：45分钟)

(对应学生用书第143页)

1．(2019·长沙模拟)已知：金属铈(稀土元素)在空气中易氧化变暗，受热时燃烧，遇水很快反应(注：铈常见的化合价为＋3和＋4，氧化性：Ce4＋>Fe3＋)。下列说法正确的是(　　)

A．铈有四种核素，它们互为同素异形体

B．在一定条件下，电解熔融状态的CeO2制Ce，在阴极获得铈

C．铈溶于氢碘酸的化学方程式可表示为Ce＋4HI===CeI4＋2H2↑

D．用Ce(SO4)2溶液滴定硫酸亚铁溶液，其离子方程式为Ce4＋＋2Fe2＋===Ce3＋＋2Fe3＋

B　[同一元素的不同核素互为同位素，A项错误；在一定条件下，电解熔融CeO2，阳离子在阴极得电子得到Ce单质，B项正确；由Ce4＋的氧化性强于Fe3＋可知，Ce4＋可和I－发生氧化还原反应，C项错误；根据得失电子守恒和电荷守恒，可知用Ce(SO4)2溶液滴定FeSO4溶液的离子方程式为Ce4＋＋Fe2＋===Ce3＋＋Fe3＋，D项错误。]

2．(2019·福州模拟)水泥的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如下图所示：

以下判断不正确的是(　　)

A．沉淀A的主要成分是SiO2

B．沉淀B的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3

C．KMnO4法测定的离子方程式为2MnO＋6H＋＋5H2C2O4===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O

D．草酸钙沉淀生成后必须过滤、洗涤，因为附在沉淀上的草酸铵溶液会导致测定结果偏低

D　[附在沉淀上的草酸铵溶液会导致消耗的KMnO4溶液的体积偏大，使测定结果偏高，D项错误。]

3．(2019·郑州模拟)某学习小组以废催化剂(主要成分为SiO2、ZnO、ZnS和CuS)为原料，制备锌和铜的硫酸盐晶体。设计的实验方案如下：

下列说法不正确的是(　　)

A．步骤①中能溶于稀硫酸的是ZnO、ZnS

B．步骤①、③中发生的反应均为氧化还原反应

C．步骤③涉及的离子反应可能为CuS＋H2O2＋2H＋Cu2＋＋S＋2H2O

D．步骤②和④，采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后均可获取粗晶体

B　[向废催化剂中加入0.5 mol·L－1 H2SO4，由于SiO2和CuS均不与H2SO4反应，故步骤①中主要发生反应：ZnO＋H2SO4===ZnSO4＋H2O、ZnS＋H2SO4===ZnSO4＋H2S↑，过滤后滤液1中含有ZnSO4，将滤液1蒸发浓缩、冷却结晶、过滤即可得到粗ZnSO4·7H2O；滤渣1中含有SiO2、CuS，向滤渣1中加入H2SO4和H2O2，CuS与H2O2在酸性条件下发生氧化还原反应，生成硫酸铜和硫，过滤后滤渣2中含有硫和二氧化硅，滤液2中含有硫酸铜，滤液2经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤即可得到粗晶体。]

4．用如图装置制取并收集气体，对应的装置和试剂均正确的是(　　)

B　[A项，稀硫酸与Cu不反应；C项，浓硫酸氧化HBr，浓硫酸不能干燥HBr；D项，CO不能用向上排空气法，不能被酸性KMnO4吸收。]

5．(2019·潍坊模拟)某化学学习小组用如图所示装置制备、收集Cl2，并进行性质验证实验(夹持装置略去)。下列说法正确的是(　　)

A．用KMnO4和浓盐酸制备Cl2时，只选①

B．③用于Cl2收集时，a为进气口

C．④中加入NaBr溶液和CCl4，通入Cl2反应后振荡、静置，下层溶液呈橙红色

D．⑤中通入Cl2使品红溶液褪色后，取出溶液加热可恢复红色

C　[KMnO4为粉状且易溶于水，不能用①，A错误；收集Cl2，应从b口进，B错误；Cl2使品红溶液褪色后，加热不能恢复红色，D错误。]

6．某同学设计如下实验装置，测定葡萄糖还原新制氢氧化铜所得红色物质的组成。下列说法中正确的是(　　)

A．将装置a中的Zn换成CaCO3可制备CO2气体

B．若撤去装置b，会导致该物质含氧量测定结果偏低

C．只需称量装置d反应前后的质量就可确定该物质的组成

D．装置e的作用是防止空气中的H2O、CO2进入装置d中

D　[CaSO4微溶于水，不能用CaCO3和稀硫酸反应制备CO2气体，故A项错误；若撤去装置b，则会导致装置d中吸收水的质量偏大，故该物质含氧量测定结果偏高，故B项错误；需称量装置d反应前后的质量和装置c中反应前后固体的质量，即可确定该物质的组成，故C项错误；装置e可防止空气中的H2O、CO2进入装置d中，故D项正确。]

7．(2019·青岛一模)ClO2又称百毒净，可用于水的净化和纸张、纺织品的漂白。用如图所示装置(夹持装置和加热装置省略)制备ClO2并探究ClO2的某些性质。

已知：①高氯酸：沸点90 ℃，浓度低于60%比较稳定，浓度高于60%遇含碳化合物易爆炸。

②饱和NaClO2溶液随温度变化情况：

回答下列问题： 

(1)仪器a的名称为________。实验开始前，胶塞及导管接口必须包锡箔纸，其原因是___________________________________

_____________________________________________________。

(2)写出装置A制备ClO2同时生成高氯酸的化学方程式：______________________________________________________

_____________________________________________________。

(3)关闭止水夹②，打开止水夹①③，通空气一段时间，装置C中生成NaClO2，离子方程式为__________________________。若关闭止水夹③，打开止水夹②，B中可观察到的现象为__________________________。

(4)从装置C反应后的溶液中获得NaClO2晶体，需控温在________范围内进行减压蒸发结晶，采用减压蒸发的原因___________________________

_____________________________________________________。

(5)城市饮用水处理新技术用NaClO2、高铁酸钠替代Cl2。如果以单位质量的氧化剂得到的电子数来表示消毒效率，那么，NaClO2、Na2FeO4、Cl2三种消毒杀菌剂的消毒效率由大到小的顺序是__________________。

[解析]　(4)根据已知，温度低于38 ℃，得到的晶体含有结晶水，温度高于60 ℃ NaClO2会分解，故从装置C反应后的溶液中获得晶体；需要控制温度在38 ℃～60 ℃进行减压蒸发结晶，采用检验蒸发的原因是减压可降低沸点，较低温度下蒸发，避免晶体高温分解。(5)NaClO2中氯元素由＋3价降低为－1价，则1 mol NaClO2转移电子4 mol，消毒效率为，1 mol Na2FeO4转移电子为3 mol，消毒效率为，1 mol Cl2转移电子为2 mol，消毒效率为，三种消毒杀菌剂的消毒效率由大到小的顺序为NaClO2>Cl2>Na2FeO4。

[答案]　(1)三颈烧瓶(或三颈瓶)　橡胶是含碳化合物，若生成的高氯酸浓度高时遇胶塞及导管易发生爆炸　

(2)3NaClO3＋3H2SO4(浓)===HClO4＋2ClO2↑＋3NaHSO4＋H2O　(3)2ClO2＋2OH－＋H2O2===2ClO＋2H2O＋O2　红色布条褪色　(4)38 ℃～60 ℃　减压可降低沸点，较低温度下蒸发，避免晶体高温分解　

(5)NaClO2>Cl2>Na2FeO4

8．某校合作学习小组的同学设计实验验证Na2SO4与焦炭高温加热后的产物。回答下列问题：

(1)Na2SO4与焦炭反应的实验装置如图1所示：

图1

①先通入N2，然后加热，直至反应结束，整个过程中N2的作用是______________________________________________________

_____________________________________________________。

②装置B的作用是______________________________________。

(2)该同学认为气体产物中可能含有CO2、CO及SO2，并进行验证，选用上述实验中的装置A、B和图2所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。

图2

①实验装置连接的合理顺序为A、B、 ________。装置H中黑色粉末可能是________。

②能证明产物中有CO的现象是___________________________

_____________________________________________________。

③若含有SO2，装置E的作用是____________________________

______________________________________________________(结合化学方程式说明)。

[解析]　(2)根据产物的可能成分CO2、CO、SO2，可以明确各装置的作用。C检验CO2，D吸收CO2或SO2，E吸收SO2，F检验SO2，G干燥气体，H检验CO。

[答案]　(1)①排出装置中的空气并将生成的气体吹出

②安全瓶

(2)①FECDGHC　CuO

②装置H中黑色粉末变为红色，其后的装置C中澄清石灰水变浑浊

③除去SO25SO2＋2KMnO4＋2H2O===K2SO4＋2MnSO4＋2H2SO4

9．利用废镍电池的金属电极芯(主要成分为Co、Ni，还含少量Fe、Al等)生产醋酸钴晶体、硫酸镍晶体的工艺流程如下：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

(1)用硫酸浸取金属电极芯时，产生一种气体，该气体分子的电子式为____________。

(2)沉淀A的主要成分是Fe(OH)3、_______________，“浸出液”调节pH的范围为________________，调节pH选用的试剂可以是______________(选填序号)。

a．铁　    b．氨水　　 c．碳酸钠溶液　　d．稀硫酸

(3)“母液1”中加入NaClO反应的离子方程式为_________________

_____________________________________________________。

(4)“废液1”中主要的金属阳离子有________________________。

(5)向Co(OH)3中加入H2SO4、H2O2混合液，H2O2的作用是_____________________________________________________。

(6)“母液3”中应控制Na2CO3用量使终点pH为8.5为宜，此时c(Co2＋)小于__________；为防止生成Co(OH)2沉淀，可用NH4HCO3代替Na2CO3，写出反应的离子方程式：_______________________________。

(已知：Ksp[Co(OH)2]＝2×10－15)

(7)由“母液4”获取NiSO4·7H2O的操作是____________________，过滤，洗涤。

[答案]　(1)H︰H　(2)Al(OH)3　5.2～7.6　bc

(3)ClO－＋ 2Co2＋ ＋ 5H2O===2Co(OH)3↓＋ Cl－ ＋ 4H＋

(4)Na＋　(5)作还原剂

(6)2×10－4 mol·L－1　2HCO＋Co2＋===CoCO3↓＋CO2↑＋H2O

(7)蒸发浓缩、冷却结晶

10．三盐基硫酸铅(3PbO·PbSO4·H2O，其相对分子质量为990)简称“三盐”，不溶于水及有机溶剂。以铅泥(主要成分为PbO、Pb及PbSO4等)为原料制备三盐的工艺流程如下图所示。

已知：Ksp(PbSO4)＝1.82×10－8，Ksp(PbCO3)＝1.46×10－13，请回答下列问题：

(1)写出步骤①“转化”的离子方程式_____________________。

(2)根据如图溶解度曲线(g/100 g水)，由滤液1得到Na2SO4固体的操作为：将“滤液1”________、________、用乙醇洗涤后干燥。

(3)步骤③“酸溶”，为提高酸溶速率，可采取的措施是

______________________________________________________

______________________________________________________(任意写出一条)。

(4)“滤液2”中可循环利用的溶质为________(填化学式)。若步骤④“沉铅”后滤液中c(Pb2＋)＝1.82×10－5 mol·L－1，则此时c(SO)＝________ mol·L－1。

(5)步骤⑥“合成”三盐的化学方程式为______________________。

[解析]　(4)Pb、PbO和PbCO3在硝酸的作用下转化成Pb(NO3)2，Pb(NO3)2中加稀硫酸转化成PbSO4和硝酸，HNO3可循环利用，根据Ksp(PbSO4)＝1.82×10－8，若滤液中c(Pb2＋)＝1.82×10－5 mol·L－1，则溶液中的c(SO)＝＝＝1×10－3 (mol·L－1)。

[答案]　(1)PbSO4＋CO===PbCO3＋SO　(2)升温结晶　趁热过滤 　(3)适当升温(适当增加硝酸浓度，或将滤渣粉碎增大表面积等)　(4)HNO3　1×10－3　(5)4PbSO4＋6NaOH3PbO·PbSO4·H2O＋3Na2SO4＋2H2O