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2022年高考化学一轮复习讲义第5章第28讲 专项提能特训8 有关“元素推断实验探究”的综合考察 (含解析)
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专项提能特训8 有关“元素推断实验探究”的综合考察
1.X、Y和W为原子序数依次递增的短周期元素,X和Y同主族,Y和W的气态氢化物具有相同的电子数,X的单质只有氧化性。
(1)写出实验室制取W2反应的离子方程式:__________________________________________。
(2)某小组设计如图所示的装置图(图中夹持和加热装置略去),分别研究YX2和W2的性质。
①分别通入YX2和W2,在装置A中观察到的现象是否相同(填“相同”或“不相同”)________;若装置D中装的是铁粉,当通入W2时观察到的现象为___________________
______________________________________________________________________________;
若装置D中装的是催化剂,当通入YX2时,打开K通入适量X2,化学反应方程式为_______________________________________________________________________________;
②若装置B中装有5.0 mL 1.0×10-3mol·L-1的碘水,当通入足量W2完全反应后,转移了5.0×10-5mol电子,该反应的化学方程式为__________________________________________。
(3)某同学将足量的YX2通入一支装有氯化钡溶液的试管,未见沉淀生成,向该试管中加入过量(填字母)________,可以看到白色沉淀生成,其原因为______________________________。
A.氨水 B.稀盐酸 C.稀硝酸 D.氯化钙
(4)若由元素Y和X组成-2价酸根Z,Z中Y和X的质量比为Y∶X=4∶3,当W2与含Z的溶液完全反应后,有浅黄色沉淀产生,取上层清液加入氯化钡溶液,有白色沉淀产生,该反应的离子方程式为____________________________________________________________。
答案 (1)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
(2)①相同 产生棕黄色的烟 2SO2+O22SO3 ②5Cl2+I2+6H2O===2HIO3+10HCl (3)AC 当加入氨水时,使该溶液变为碱性,产生BaSO3白色沉淀;当加入HNO3时,将溶液中的H2SO3氧化成H2SO4,产生BaSO4白色沉淀 (4)S2O+Cl2+H2O===SO+S↓+
2Cl-+2H+
解析 X、Y和W为原子序数依次增大的短周期元素,X的单质只有氧化性,为氧元素或氟元素,X和Y同主族,Y和W的气态氢化物具有相同的电子数,则X只能为O,则Y为S、W为Cl。
(1)实验室通常用二氧化锰与浓盐酸在加热的条件下制备氯气,反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。(2)①二氧化硫与品红化合生成无色物质,氯气与水反应生成次氯酸,次氯酸具有强氧化性,将品红氧化为无色物质,二氧化硫与氯气都可以使品红溶液褪色,在装置A中观察到的现象相同;氯气与铁反应产生棕黄色的烟;二氧化硫在催化剂、加热条件下与氧气反应生成三氧化硫,反应的化学方程式为2SO2+O22SO3。
②若装置B中装有5.0 mL 1.0×10-3mol·L-1的碘水,当通入足量Cl2完全反应后,转移的电子为5.0×10-5mol,令碘元素在氧化产物中的化合价为a,则根据电子转移守恒有5.0×
10-3L×1.0×10-3mol·L-1×2×a=5.0×10-5mol,解得a=+5,所以碘单质被氧化为HIO3,则该反应的化学方程式为5Cl2+I2+6H2O===2HIO3+10HCl。(3)当加入氨水时,使该溶液变为碱性,产生BaSO3白色沉淀;加入盐酸和氯化钙不能使二氧化硫与氯化钡发生反应;当加入HNO3时,将溶液中的H2SO3氧化成H2SO4,产生BaSO4白色沉淀。(4)由元素S和O组成-2价酸根Z,Z中Y和X的质量比为4∶3,则n(S)∶n(O)=∶=2∶3,则Z为S2O,当Cl2与含S2O的溶液完全反应后,有浅黄色沉淀产生,说明生成S单质,取上层清液加入氯化钡溶液,有白色沉淀产生,说明生成SO,氯气被还原为Cl-,该反应的离子方程式为S2O+Cl2+H2O===SO+S↓+2Cl-+2H+。
2.A、B、C、D、E为含同一种元素的常见物质。C物质只由一种元素组成,在1个C分子中形成共价键的电子数与分子中所含电子数之比为3∶7。C和E均可与氧气在一定条件下反应生成A。请回答以下问题:
(1)常温下将气体B通入水中发生反应,生成A和D,则该反应的离子方程式是_____________________________________________________________________________。
(2)写出E与氧气反应生成A的化学方程式:________________________________________。
(3)D和E生成的化合物在某温度下加热分解,同时生成两种氧化物。且在此过程中,若有0.5 mol该化合物完全反应,转移电子数为2 mol。写出该反应的化学方程式:
______________________________________________________________________________。
(4)如图所示是进行木炭与D浓溶液反应,并检验生成的气体和反应的热效应的实验装置,它具有无污染、现象明显等特点。具支试管A中所盛固体下层是无水CaCl2(作载体不参加反应),上层是红热的木炭。实验时慢慢将D浓溶液滴到木炭上,反应即开始进行且能长时间剧烈反应。
①写出木炭与D浓溶液反应的化学方程式:__________________________________________
_______________________________________________________________________________。
②该反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。
③试管B内出现的现象为_______________________________________________________。
④在实验临近结束时,发现滴管中的D浓溶液难以滴下。若想再滴入几滴D浓溶液使木炭反应完全,最简单的办法是__________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)3NO2+H2O===2H++2NO+NO
(2)4NH3+5O24NO+6H2O (3)NH4NO32H2O+N2O↑ (4)①C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O ②放热 ③试管内有红棕色气体生成,石灰水变浑浊 ④摇动试管B,使上部的气体溶于石灰水
解析 C物质只由一种元素组成,说明C为单质,在1个C分子中形成共价键的电子数与分子中所含电子数之比为3∶7,如C为双原子分子,则C原子核外有7个电子,形成的单质中含有3个共用电子对,C为N2,C、E均可与氧气在一定条件下反应生成A,则A为NO,E为NH3,由(1)信息可知B为NO2,D为HNO3,结合对应物质的性质和题目要求解答该题。
(1)常温下NO2通入水中发生反应,生成NO和HNO3,发生反应的离子方程式为3NO2+H2O===2H++2NO+NO。(2)NH3在催化剂、加热条件下,与氧气反应生成NO和H2O,发生反应的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O。(3)HNO3和NH3生成的化合物为NH4NO3,在某温度下加热分解,同时生成两种氧化物,其中一种为H2O,反应中N元素的化合价既升高,又降低,则另一种氮的氧化物既为氧化产物,又为还原产物,其中N元素从+5价降为x价,则(5-x)×0.5 mol=2 mol,解得x=+1,即产物为N2O,故反应的化学方程式:NH4NO32H2O+N2O。(4)①木炭与浓硝酸溶液在加热条件下生成NO2、CO2和水,发生反应的化学方程式为C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O。②浓硝酸滴到红热的木炭上,能长时间剧烈反应,说明该反应为放热反应,利用放出的热量维持反应持续进行。③NO2和CO2的混合气体经过水湿棉花,NO2溶于水生成NO,NO遇试管B上方空气中的氧气生成红棕色气体NO2,CO2通入澄清石灰水变浑浊,有碳酸钙生成。④滴管中的D浓溶液难以滴下,说明容器内气体压强较大,则只要摇动试管B,使上部的气体溶于石灰水,降低容器内压强,就可继续滴入浓硝酸使木炭反应完全。
3.X、Y、Z、J、Q五种短周期主族元素,原子序数依次增大。元素Z在地壳中含量最高,J元素的焰色反应呈黄色,Q的最外层电子数与其电子总数之比为3∶8,X能与J形成离子化合物,且J+的半径大于X-的半径,Y的氧化物是形成酸雨的主要物质之一。请回答:
(1)Q元素在周期表中的位置为_______________________________________________。
(2)将这五种元素原子半径从大到小排列,排在第三的元素原子是__________(填元素符号)。
(3)元素的非金属性Z________(填“>”或“<”)Q。下列各项中,不能说明这一结论的事实有________(填字母)。
A.Q的氢化物的水溶液放置在空气中会变浑浊
B.Z与Q之间形成的化合物中元素的化合价
C.Z和Q的单质的状态
D.Z和Q在周期表中的位置
(4)X与Y可形成分子A,也可形成阳离子B,A、B在水溶液中酸、碱性恰好相反,写出阳离子B的立体构型为________,离子中键角为_______________________________________;
X与Q在一定条件下可以形成极不稳定的原子个数比为1∶1的化合物,该化合物分子中既有极性键又有非极性键,写出该分子的结构式:___________________________________。
(5)M和N均为上述五种元素中的三种组成的化合物,且M和N都为强电解质,M和N溶液反应既有沉淀出现又有气体产生,写出M和N反应的化学方程式:______________________
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)第三周期ⅥA族 (2)N (3)> C
(4)正四面体 109°28′ H—S—S—H
(5)Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O
解析 Z元素在地壳中含量最高,Z为O元素;J元素的焰色反应呈黄色,J为Na元素;Q的原子序数大于J,Q的最外层电子数与其电子总数之比为3∶8,Q为S元素;Y的原子序数小于Z,Y的氧化物是形成酸雨的主要物质之一,Y为N元素;X的原子序数小于Y,X能与J形成离子化合物且J+的半径大于X-的半径,X为H元素。
4.原子序数依次增大的X、Y、Z、W、M五种短周期主族元素中,X、Y两元素间能形成原子个数比分别为1∶1和1∶2的固态化合物A和B,Y是短周期元素中失电子能力最强的元素,W、M的最高价氧化物对应的水化物化学式分别为H3WO4、HMO4,Z的单质能与盐酸反应。
(1)根据上述条件不能确定的元素是__________(填代号),A的电子式为________________,举例说明Y、Z的金属性相对强弱:_____________________________(写出一个即可)。
(2)W能形成多种含氧酸及相应的盐,其中NaH2WO2能与盐酸反应但不能与NaOH溶液反应,则下列说法正确的是________________(填字母)。
A.H3WO2是三元酸
B.H3WO2是一元弱酸
C.NaH2WO2是酸式盐
D.NaH2WO2不可能被硝酸氧化
(3)X、M形成的一种化合物MX2是一种优良的水处理剂,某自来水化验室利用下列方法检测处理后的水中MX2残留量是否符合饮用水标准(残留MX2的浓度不高于0.1 mg·L-1),已知不同pH环境中含M粒子的种类如图所示:
Ⅰ.向100.00 mL水样中加入足量的KI,充分反应后将溶液调至中性,再加入2滴淀粉溶液。
Ⅱ.向Ⅰ中所得溶液中滴加2.0×10-4 mol·L-1 Na2S2O3的溶液至终点时消耗5.00 mL标准溶液 (已知2S2O+I2 ===S4O+2I-)。
①则该水样中残留的MX2的浓度为________mg·L-1。
②若再向Ⅱ中所得溶液中加硫酸调节水样pH至1~3,溶液又会呈蓝色,其原因是________________________(用离子方程式表示)。
答案 (1) Z 钠的金属性比Z的强,如钠能与冷水剧烈反应而Z不能(或最高价氧化物对应水化物的碱性:Na>Z) (2)B (3)①0.675
②ClO+4I-+4H+ === Cl- +2I2+2H2O
解析 Y是短周期元素中失电子能力最强的元素,则推出Y为Na元素,又X、Y两元素间能形成原子个数比分别为1∶1和1∶2的固态化合物A和B,则推出X为O元素,两者形成的化合物B为Na2O、A为Na2O2;Z的单质能与盐酸反应,则说明Z为活泼金属,为Mg或Al中的一种;W、M的最高价氧化物对应的水化物化学式分别为H3WO4、HMO4,则W和M的最高化合价分别为+5和+7,又X、Y、Z、W、M五种短周期主族元素原子序数依次增大,则可推出W为P元素,M为Cl元素,据此分析作答。(2)NaH2PO2能与盐酸反应,说明H3PO2是弱酸,NaH2PO2不能与NaOH反应,说明NaH2PO2中的H不能被中和,推出NaH2PO2为正盐,C项错误;H3PO2分子中只能电离出一个H+,为一元弱酸,B项正确,A项错误;NaH2PO2中P的化合价为+1,具有还原性,可被硝酸氧化,D项错误。(3)①由图知,中性条件下ClO2被I-还原为ClO,I-被氧化为I2;根据氧化还原反应中得失电子数目相等可知:2ClO2~I2~2Na2S2O3,因此可知,水中残留的ClO2的浓度为2.0×10-4 mol·L-1
×5×10-3L×67.5 g·mol-1×1 000 mg·g-1÷0.1 L=0.675 mg·L-1。②由图知,水样pH调至1~3时,ClO被还原成Cl-,该操作中I-被ClO氧化为I2,故离子方程式为ClO+4I-+4H+=== Cl-+2I2+2H2O。
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