高考化学二轮复习专题四元素及其化合物含答案

这是一份高考化学二轮复习专题四元素及其化合物含答案，共19页。

专题四　元素及其化合物
A组　基础巩固练
1.(2022福建漳州一模)关于化学在生产、生活中的应用,下列说法正确的是(　　)
A.家用电器起火时,用泡沫灭火器进行灭火
B.H2O2溶液、二氧化氯、过氧乙酸等均具有强氧化性,用于杀菌消毒
C.二氧化硫是有毒物质,严禁将其添加到任何食品和饮料中
D.包装食品里常有硅胶、生石灰、还原铁粉三类小包,其作用相同
2.(2022广东茂名一模)硅及其化合物在人类进步中发挥了重要作用。Si和SiC用于制造芯片,SiO2用于制造光纤,Na2SiO3用作木材防火剂。下列说法正确的是(　　)
A.Si在自然界以游离态存在
B.Si和SiC具有优良的导电性
C.SiO2不与酸反应
D.Na2SiO3溶液可与CO2反应
3.(2022河北邯郸一模)在给定条件下,下列物质间的转化均能一步实现的是(　　)
A.HClO(aq)Cl2(g)FeCl3(aq)
B.Fe2O3(s)Fe(s)Fe3O4(s)
C.NH3(g)N2(g)NO2(g)
D.SO2(s)CaSO3(s)CaSO4(s)
4.(2022福建龙岩一模)科研人员发现,在-50 ℃环境中,用水可制得直径在800 nm~10 μm的光纤,其性能与石英光纤相似。下列说法正确的是(　　)
A.石英光纤的主要成分是硅

B.冰的密度比液态水小,是由于前者含有更多的氢键
C.冰光纤是一种胶体,具有丁达尔现象
D.冰光纤和石英光纤都是分子晶体
5.(2022广东卷,8)实验室用MnO2和浓盐酸反应生成Cl2后,按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是(　　)

6.(2022广东广州执信中学联考)利用自然资源制备相关化学物质,下列化学工艺不可行的是(　　)
A.提取食盐后的母液Mg(OH)2MgCl2溶液Mg
B.石英砂粗硅SiCl4高纯硅
C.硫铁矿SO2SO3H2SO4
D.铝土矿NaAlO2溶液Al(OH)3Al2O3Al
7.(2022广东梅州一模)化学在生活中有着广泛的应用,下列有关物质的性质和用途不具有对应关系的是(　　)
选项
性质
用途
A
NH3易溶于水
用作制冷剂
B
硅胶多孔,吸附性强
用作食品干燥剂
C
NaN3分解产生大量气体
用作汽车安全气囊产气药
D
SO2具有抗氧化性且能杀菌消毒
用作葡萄酒中的添加剂
8.(2022山东济宁一模)已知甲、乙为单质,丙为化合物,不能实现下述转化关系的是(　　)
甲+乙丙丙的溶液甲
A.若向丙的溶液中滴加NaOH溶液有蓝色沉淀生成,则甲可能为Cu
B.若丙的溶液遇Na2CO3放出气体CO2,则甲可能是H2
C.若向丙的溶液中滴加KSCN溶液显红色,则甲可能为Fe
D.若丙溶于水后得到强碱溶液,则甲不可能是Cl2
9.(2022广东江门一模)部分含氮物质的分类与相应氮元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是(　　)

A.从氮元素的化合价角度考虑:a有还原性
B.b、c都是大气污染物,可引起光化学烟雾
C.d的溶液与金属银反应可生成b、c
D.a与d形成的化合物对水的电离没有影响
10.(2022广东惠州一模)硫及其化合物的“价—类”二维图体现了化学变化之美。下列有关说法正确的是(　　)

A.燃煤时为减少X的排放,可在煤中添加石灰石
B.X有漂白性,可使石蕊溶液先变红后褪色
C.Z与铁反应时,Z的浓度越大,反应速率越快
D.N可由其相应单质直接化合生成
11.(2022河北名校联盟联考)某兴趣小组利用工业废弃的铁铜合金制备碱式碳酸铜的简易流程如图。下列叙述错误的是(　　)

A.“沉降”反应中溶液与Na2CO3以不同方式或不同用量比混合不影响产品成分
B.“过滤1”所得的滤液中的溶质主要为硫酸铜
C.“滤渣”的主要成分为氢氧化铁
D.“溶解”时发生了氧化还原反应
12.(2022辽宁抚顺一模)如图所示仪器可用于实验室制备少量无水FeCl3(已知:FeCl3遇水易水解),则下列说法正确的是(　　)


A.该实验中用于制Cl2的KMnO4也可以换成MnO2
B.仪器的接口顺序为:a→e→d→h→i→c→b→g
C.可将制得的FeCl3先溶于较浓的盐酸中,再加水至指定体积,配成一定浓度的FeCl3溶液
D.用于干燥Cl2的浓硫酸可换成碱石灰
13.(2022广东梅州1月质检)铁元素存在多种价态,且不同价态的铁元素在一定条件下可以相互转化。
(1)向2 mL 1 mol·L-1的Fe(NO3)2溶液中加入2 mol·L-1的H2SO4溶液至Fe2+恰好转化为Fe3+为止,写出反应的离子方程式:　 。 
(2)K2FeO4是一种新型水处理剂,将KOH溶液、KClO溶液与Fe2(SO4)3溶液混合可得到K2FeO4。
①K2FeO4中铁元素的化合价为　　　　,当有3 mol K2FeO4生成时,反应中转移的电子数目为　　　　　　　　NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)。 
②发生相应反应的离子方程式为  　。 
(3)某同学设计如图装置制备一定量的Fe(OH)2,并使其能在较长时间内存在。

①X不能是硝酸,原因是   　, 
装置4的作用是   。 
②实验开始时,开关K2应　　　　(填“打开”或“关闭”);这样操作的目的是　   　。 
14.(2022安徽马鞍山一模)钪(Sc)是一种稀土金属。从钛白酸性废水(主要含Ti4+、Fe2+,微量Sc3+)中富集钪,并制备氧化钪(Sc2O3)的工艺流程如下。

回答下列问题:
(1)“有机相”中主要含有Ti4+、Fe2+、Sc3+,酸洗时加入H2O2溶液的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)在实验室中,“操作”需要的玻璃仪器有烧杯、　　　　　　　　　,“滤渣”的主要成分是Ti(OH)4、　  。 
(3)调pH的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;检验“含Sc3+滤液”中是否含Fe3+的操作为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)写出焙烧草酸钪时反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(5)钛白酸性废水中Sc3+的含量为10.0~20.0 mg·L-1,该工艺日处理钛白酸性废水50.0 m3,理论上能生产含85%氧化钪的产品最多　　　　　 kg。 
B组　能力提升练
1.(2022广东佛山第一次质量检测)火山喷发是硫元素在自然界中转化的重要途径,部分反应过程如图所示。下列说法错误的是(　　)

A.SO3由SO2氧化产生
B.FeS2等矿物转化为石膏时,需要暴露于地球表面
C.火山喷发时收集的雨水,放置后pH变大
D.火山喷发口附近可能发现硫黄
2.(2022广东深圳一模)化学改善人类的生活,创造美好的世界。下列生产生活情境中涉及的化学原理不正确的是(　　)
选项
生产生活情境
化学原理
A
国庆节天安门广场燃放烟花,色彩绚丽
利用了某些金属元素的焰色试验
B
用氯化铁溶液刻蚀覆铜板制作印刷电路板
铜与FeCl3发生置换反应
C
汽车尾气催化转化器处理NO和CO
NO和CO发生反应生成无毒气体
D
秸秆、餐厨垃圾等进行密闭发酵提供燃料
发酵过程中产生CH4
3.(2022广东卷,5)若将铜丝插入热浓硫酸中进行如图(a~d均为浸有相应溶液的棉花)所示的探究实验,下列分析正确的是(　　)

A.Cu与浓硫酸反应,只体现H2SO4的酸性
B.a处变红,说明SO2是酸性氧化物
C.b或c处褪色,均说明SO2具有漂白性
D.试管底部出现白色固体,说明反应中无H2O生成
4.(2022广东深圳第一次调研)下列实验操作、现象和结论(或解释)均正确的是(　　)
选项
操作
现象
结论(或解释)
A
将水蒸气通过炽热的铁粉
粉末变红
铁与水在高温下发生反应
B
向Na2SiO3溶液中加入稀盐酸
产生白色沉淀
非金属性:
Cl>Si
C
向氢硫酸中通入SO2气体
产生淡黄色沉淀
SO2具有氧化性
D
向盛有某溶液的试管中加入稀NaOH溶液,再将红色石蕊试纸靠近试管口
试纸不变蓝
该溶液中不含NH4+
5.(2022广东韶关一模)硫及其化合物的“价—类”二维图体现了化学变化之美。下列有关说法正确的是(　　)

A.硫单质在氧气中燃烧可直接生成c
B.b能使酸性KMnO4溶液褪色,体现其漂白性
C.可存在a→d的转化关系
D.Al与d的浓溶液不反应,可用铝制容器盛装d的浓溶液
6.(2022广东深圳二模)部分含铁微粒所带的电荷数与其中铁元素化合价的关系如图所示,由该图可预测含铁微粒间相互转化时所需的试剂。下列推断不合理的是(　　)

A.M一定为FeO
B.若R为单质,则常温下浓硫酸可使R钝化
C.若Q为金属阳离子,则可用K3[Fe(CN)6]溶液检验
D.Fe3+与氧化剂在碱性条件下反应可生成FeO42-
7.(2022山东临沂一模)工业上可用克劳斯工艺处理含H2S的尾气获得硫黄,工艺流程如下:

已知反应炉中部分H2S发生反应:2H2S+3O22SO2+2H2O。下列说法错误的是(　　)
A.可用品红溶液检验排放的气体中是否含有二氧化硫
B.每回收32 g单质硫,理论上消耗氧气的体积为33.6 L(标准状况)
C.催化转化器中发生的反应为SO2+2H2S3S+2H2O
D.为提高H2S转化为S的比例,理论上应控制反应炉中H2S的转化率约为33.3%
8.(2022广东肇庆二模)下图表示部分含氮物质的类别与化合价的关系。其中推断不合理的是(　　)

A.a可与O2反应生成c
B.b转化为c的过程称为人工固氮
C.d既可被氧化也可被还原
D.可控制e溶液的浓度选择性制备c或d
9.(2022广东韶关二模)硫化钴铜矿主要成分有CoS、CuS、CuFeS2、FeS2,还含有少量Mg、Ca等元素。一种热活化硫酸浸出工艺实现了钴和铜的高效回收利用,并较好解决了焙烧过程中二氧化硫的逸出问题。工艺流程如图所示:

回答下列问题:
(1)CuFeS2中Cu的化合价为　  。 
(2)“焙烧”中,钴、铜矿物转化成硫酸盐,写出CoS转化的化学方程式:   　。 
“酸浸”过程中Co和Cu的浸出率受焙烧温度和时间的影响如下图所示。由图可知,“焙烧”过程中的最佳实验条件为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 


(3)电解CuSO4溶液获取Cu后的电解质溶液可返回　　　　　　　　工序循环使用。 
(4)“氧化除铁”中将溶液pH调至4.0,并加热煮沸的目的是   　。 
(5)若“除钙镁”时溶液中c(Mg2+)=0.001 mol·L-1,当Ca2+恰好完全沉淀时,列式计算判断Mg2+是否开始沉淀     
[已知:室温下,Ksp(CaF2)=2.7×10-11,Ksp(MgF2)=6.4×10-9]。
(6)将5.49 g草酸钴晶体(CoC2O4·2H2O)置于空气中加热,其固体质量随温度变化如图,300 ℃时,剩余固体氧化物的化学式为　　　　　　　　　。 


10.(2021山东卷,17节选)工业上以铬铁矿(FeCr2O4,含Al、Si氧化物等杂质)为主要原料制备红矾钠(Na2Cr2O7·2H2O)的工艺流程如图。回答下列问题:

(1)焙烧的目的是将FeCr2O4转化为Na2CrO4并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐,焙烧时气体与矿料逆流而行,目的是   　。 
(2)矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c与pH的关系如图所示。当溶液中可溶组分浓度c≤1.0×10-5 mol·L-1时,可认为已除尽。

中和时pH的理论范围为　　　　　　　;酸化的目的是　　　　　　　　　　　　;Fe元素在　　　　　　(填操作单元的名称)过程中除去。 
(3)冷却结晶所得母液中,除Na2Cr2O7外,可在上述流程中循环利用的物质还有　　　　　　　　　　　。 



参考答案

专题四　元素及其化合物
A组　基础巩固练
1.B　解析 家用电器起火时,不能用泡沫灭火器进行灭火,否则容易发生触电事故,A错误;H2O2溶液、二氧化氯、过氧乙酸等均具有强氧化性,都能使蛋白质发生变性而起到杀菌消毒的作用,B正确;二氧化硫是有毒物质,但二氧化硫具有较强的还原性,常用作葡萄酒的抗氧化剂,C错误;包装食品里放置硅胶和生石灰的小包主要是用于吸水,起防潮的作用,放置还原铁粉的小包主要起抗氧化的作用,其作用有所不同,D错误。
2.D　解析 硅在自然界中以化合态存在,而不是以游离态形式存在,A错误;Si和SiC属于半导体,导电能力弱,B错误;SiO2能与氢氟酸发生反应,C错误;碳酸的酸性比硅酸强,则Na2SiO3溶液可与CO2反应生成H2SiO3,故D正确。
3.B　解析 HClO不稳定,光照下会分解为O2和HCl,A错误;Fe2O3被CO还原为铁单质,铁和水蒸气在高温时反应生成Fe3O4,B正确;N2(g)与O2(g)在放电条件下只能生成NO,不能生成NO2,C错误;由于酸性:HCl>H2SO3,则SO2不能与CaCl2溶液反应,D错误。
4.B　解析 石英光纤的主要成分是二氧化硅,A错误;水分子间存在氢键,冰中水分子空间排列有规则,分子间存在较多的氢键,增大了水分子之间的距离,因此冰的密度比液态水小,B正确;冰光纤的构成微粒只有水分子一种,属于纯净物,不属于分散系,因此不属于胶体,也不具有丁达尔现象,C错误;冰光纤构成微粒是水分子,属于分子晶体,而石英光纤则属于共价晶体,故二者的晶体类型不相同,D错误。
5.D　解析 A项装置为净化装置,通过饱和食盐水除掉氯化氢杂质,再通过浓硫酸干燥,处理顺序正确,不符合题意;B项装置为收集装置,氯气的密度比空气大,收集氯气时导管应长进短出,装置正确,不符合题意;C项装置为性质检验装置,干燥的氯气通过干燥的红布条时,红布条不褪色,而通过湿润的红布条时,红布条褪色,据此可知氯气不具备漂白性,可以达到实验目的,不符合题意;D项装置为尾气处理装置,氯气在水中的溶解度不大,选用水吸收尾气会使尾气吸收不完全,应选用氢氧化钠溶液吸收,D项不能达到实验目的,符合题意。
6.A　解析 电解MgCl2溶液的产物为Cl2、H2和Mg(OH)2,不能获得Mg,A不可行;工业上利用石英砂与焦炭在高温条件下反应可制得粗硅,粗硅与Cl2在高温下反应可制得SiCl4,然后用H2还原便可制得高纯硅,B可行;工业上煅烧硫铁矿制得SO2,催化氧化所得的SO3用98.3%的硫酸吸收,可得发烟硫酸,加水稀释可制得稀硫酸等,C可行;铝土矿碱溶后得到NaAlO2溶液,通入过量二氧化碳,制得Al(OH)3,高温煅烧得到Al2O3,再熔融电解便可得到Al,D可行。
7.A　解析 氨气分子易液化得到液氨,液氨汽化时会吸收热量,常用作制冷剂,A错误;硅胶多孔,吸附性强,能吸附水蒸气,常用作食品干燥剂,B正确;NaN3受到撞击会分解产生大量气体起到保护作用,常用作汽车安全气囊产气药,C正确;二氧化硫具有还原性,常用作葡萄酒中的添加剂,葡萄酒中加入二氧化硫能起到抗氧化和杀菌消毒的作用,D正确。
8.C　解析 若向丙的溶液中滴加NaOH溶液有蓝色沉淀生成,则丙为铜盐,该铜盐可以是CuCl2等,电解氯化铜溶液生成Cu与氯气,Cu在氯气中燃烧生成氯化铜,符合转化关系,即甲可能为Cu,A正确;若丙的溶液遇Na2CO3产生CO2气体,丙可以为HCl,电解盐酸生成氢气与氯气,氢气在氯气中燃烧生成HCl,符合转化关系,即甲可能为H2,B正确;若向丙的溶液中滴加KSCN溶液显红色,则丙中含有Fe3+,但电解铁盐溶液不能生成单质Fe,不符合转化关系,C错误;若丙溶于水后得到强碱溶液,丙的溶液可以是NaOH溶液,丙可以为过氧化钠,电解NaOH溶液生成的是氢气与氧气,得不到Cl2,D正确。
9.D　解析 由题图可知,a为NH3、b为NO,c为NO2或N2O4,d为HNO3。a为NH3,NH3中N元素的化合价为-3价,处于最低价,故从氮元素的化合价角度考虑,a有还原性,A正确;NO、N2O4、NO2都是大气污染物,可引起光化学烟雾,B正确;d为HNO3,则Ag与浓硝酸反应生成NO2,Ag与稀硝酸反应生成NO,故d的溶液与金属银反应可生成b、c,C正确;a为NH3,d为HNO3,a与d形成的化合物NH4NO3为强酸弱碱盐,NH4+能够发生水解,故对水的电离起促进作用,D错误。
10.A　解析 X是SO2,Y是SO3,Z是H2SO4,M是CuSO4,N是CuS。在煤中添加石灰石,碳酸钙分解为氧化钙和二氧化碳,氧化钙和SO2反应生成亚硫酸钙,可以减少SO2的排放,A正确;SO2不能使指示剂褪色,SO2和水反应生成亚硫酸,SO2能使石蕊溶液变红,B错误;浓硫酸与铁反应时,铁发生钝化,C错误;Cu和S反应生成Cu2S,CuS不能由其相应单质直接化合生成,D错误。
11.A　解析 向废弃的铁铜合金中加入稀硫酸和H2O2溶液进行反应,得到硫酸铁、硫酸铜的混合溶液,之后加入CuO调节pH除去Fe3+,过滤掉Fe(OH)3沉淀,向滤液中加入碳酸钠溶液沉降得到碱式碳酸铜,过滤得到产品。“沉降”反应中溶液是CuSO4溶液,与Na2CO3的混合方式应该是将Na2CO3溶液加入CuSO4溶液中,若将CuSO4溶液加入Na2CO3溶液中,将会生成更多的氢氧化铜沉淀,影响碱式碳酸铜的生成,A错误;根据分析可知,加入CuO调节pH可以除去Fe3+,滤液中的溶质主要为硫酸铜,B正确;加入CuO调节pH可以Fe(OH)3沉淀的形式除去Fe3+,C正确;溶解过程中H2O2在酸性环境中可以将Fe、Cu氧化,D正确。
12.C　解析 常温下MnO2与浓盐酸不发生反应,不能换成MnO2,A错误;KMnO4与浓盐酸反应制取的Cl2中混有HCl、H2O(g),先通过饱和NaCl溶液除去HCl,再通过浓硫酸除去H2O(g),干燥的Cl2与铁粉在加热时反应生成FeCl3,用NaOH溶液吸收尾气Cl2。由于FeCl3遇水易水解,在连接盛有NaOH溶液洗气瓶前要接盛有浓硫酸的洗气瓶,防止NaOH溶液中H2O(g)进入,故仪器的接口顺序为a→e→d→c→b→h→i(或i→h)→c→b→g,B错误;FeCl3易发生水解反应,配制其溶液时,要先将FeCl3溶于较浓的盐酸中,再加水稀释,C正确;Cl2可与碱石灰反应,故用于干燥Cl2的浓硫酸不能换成碱石灰,D错误。
13.答案 (1)3Fe2++4H++NO3-3Fe3++2H2O+NO↑
(2)①+6价　9　②2Fe3++3ClO-+10OH-2FeO42-+3Cl-+5H2O
(3)①硝酸可将铁氧化为Fe3+,导致无法得到Fe(OH)2　液封,防止空气进入装置3中导致无法得到纯净的Fe(OH)2　②打开　利用生成的H2将装置中的空气排出
解析 (1)在酸性条件下NO3-具有氧化性,可以将Fe2+氧化为Fe3+,根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒,可得该反应的离子方程式为3Fe2++4H++NO3-3Fe3++2H2O+NO↑。
(2)①在K2FeO4中K为+1价,O为-2价,根据化合物中元素化合价代数和为0可知,Fe为+6价;②在反应前Fe2(SO4)3中Fe为+3价,反应后K2FeO4中Fe为+6价,每反应产生1 mol K2FeO4,反应过程中转移3 mol电子;③反应物为KOH、Fe2(SO4)3和KClO,生成物为K2FeO4、KCl、K2SO4和H2O,反应的化学方程式为Fe2(SO4)3+3KClO+10KOH2K2FeO4+3KCl+3K2SO4+5H2O;该反应的离子方程式为2Fe3++3ClO-+10OH-2FeO42-+3Cl-+5H2O。
(3)①要制取Fe(OH)2白色沉淀,在2中是酸X与铁屑反应产生Fe2+,由于硝酸具有强氧化性,会将Fe氧化产生Fe3+,导致无法生成Fe(OH)2,所以X不能是硝酸,可以是稀盐酸或稀硫酸;装置4中蒸馏水的作用是形成液封,防止空气进入装置3中导致无法得到纯净的Fe(OH)2;②实验开始时打开K2,利用Fe与酸反应产生的H2将装置中的空气排出,待装置4中气泡均匀时,关闭开关K2,利用反应产生的H2将装置2中生成的Fe2+压入装置3中,与NaOH溶液反应产生Fe(OH)2,保证制取得到纯净Fe(OH)2,并能够较长时间观察Fe(OH)2白色沉淀。
14.答案 (1)将Fe2+氧化为Fe3+
(2)玻璃棒、漏斗　Fe(OH)3、Sc(OH)3
(3)溶解Sc(OH)3转化为含Sc3+的溶液　取少量滤液,向其中滴加KSCN溶液,若未出现红色,证明不含Fe3+,否则,证明含Fe3+
(4)2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2　(5)1.8
解析 (1)“有机相”中主要含有Ti4+、Fe2+、Sc3+,酸洗时加入H2O2溶液的目的是将Fe2+氧化为Fe3+,有利于后面形成沉淀除去。
(2)根据工艺流程可知,“操作”为过滤,在实验室中过滤时需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗;“滤渣”的主要成分是Ti(OH)4、Fe(OH)3、Sc(OH)3,因为加入氢氧化钠溶液之前溶液中含有Ti4+、Sc3+和Fe3+。
(3)调pH的目的是溶解Sc(OH)3转化为含Sc3+的溶液;检验“含Sc3+滤液”中是否含Fe3+的操作为:取少量滤液,向其中滴加KSCN溶液,若未出现红色,证明不含Fe3+,否则,证明含Fe3+。
(5)废水中Sc3+的含量为10.0~20.0 mg·L-1,该工艺日处理钛白酸性废水50.0 m3,n(Sc3+)=(50.0×103 L×20.0×10-3 g·L-1)÷45 g·mol-1=1 00045 mol,理论上能生产含85%氧化钪的质量最多为1 00045mol×12×(90+48) g·mol-185%≈1.8 kg。
B组　能力提升练
1.C　解析 SO2转化为SO3的过程中S元素的化合价升高被氧化,故SO3由SO2氧化产生,A正确;FeS2等矿物转化为石膏时,需要被氧气氧化,故需要暴露于地球表面,B正确;火山喷发时收集的雨水,放置后发生反应:2H2SO3+O22H2SO4,故溶液酸性增强,pH变小,C错误;由题图可知,火山喷发的气体中含有硫化氢和二氧化硫,二者相遇后可发生反应生成硫黄,所以火山喷发口附近可能发现硫黄,D正确。
2.B　解析 燃放烟花时出现的色彩即体现了金属元素的焰色试验,A正确;用氯化铁溶液刻蚀覆铜板制作印刷电路板发生的反应为2Fe3++CuCu2++2Fe2+,该反应不属于置换反应,B错误;汽车尾气催化转化器处理NO和CO,可将二者转化为无毒的N2、CO2,C正确;秸秆、餐厨垃圾中含有大量的有机化合物,发酵过程中产生CH4,CH4是一种燃料,D正确。
3.B　解析 Cu与浓硫酸反应,既体现浓硫酸的酸性又体现其氧化性,A项错误;紫色石蕊溶液遇到酸会变红,a处变红,说明生成的SO2是酸性氧化物,B项正确;c处是因SO2具有还原性而使酸性高锰酸钾溶液褪色,不是SO2的漂白性,C项错误;试管底部出现的白色固体为CuSO4,不是蓝色固体CuSO4·5H2O的原因是浓硫酸具有吸水性,不能说明反应中没有水生成,D项错误。
4.C　解析 铁粉与水蒸气反应生成黑色的四氧化三铁,粉末不会变红,A错误;HCl不是氯元素的最高价含氧酸,比较硅酸和HCl的酸性强弱不能确定Cl、Si的非金属性强弱,B错误;向氢硫酸中通入SO2气体,二者发生归中反应生成难溶于水的硫单质,该过程中SO2被还原,具有氧化性,C正确;含NH4+的溶液与浓NaOH溶液在加热条件下反应才会产生氨气,与稀NaOH溶液反应一般不会逸出氨气,D错误。
5.C　解析 根据硫及其化合物的“价—类”二维图可知,a为H2S、b为SO2、c为SO3、d为H2SO4、e为硫酸盐。硫单质在氧气中燃烧只能生成SO2,不能直接生成SO3,A错误;b为SO2,SO2能使酸性KMnO4溶液褪色,体现其还原性,B错误;-2价的硫在强氧化剂作用下,可直接氧化为硫酸,可存在a→d的转化关系,C正确;Al遇冷的浓硫酸发生钝化,发生氧化还原反应,在铝表面生成致密的氧化膜,阻止内部金属继续反应,可用铝制容器盛装d的浓溶液,D错误。
6.A　解析 M中含有+2价铁,且所含电荷数为0,可能是FeO或Fe(OH)2等,A错误;R应为Fe单质,常温下浓硫酸可以使Fe钝化,B正确;若Q为金属阳离子,化合价为+2价,则Q为Fe2+,Fe2+与K3[Fe(CN)6]反应会生成蓝色沉淀,可用
K3[Fe(CN)6]溶液检验Fe2+,C正确;FeO42-中Fe元素为+6价,据题图可知FeO42-在碱性环境中稳定存在,则Fe3+与氧化剂在碱性条件下反应可生成FeO42-,D正确。
7.B　解析 反应炉中部分H2S发生反应2H2S+3O22SO2+2H2O,催化转化器中发生反应SO2+2H2S3S+2H2O,生成的硫蒸气经硫冷凝器可将硫冷凝下来,变为固体与气体分离。SO2可使品红溶液褪色,故可用品红溶液检验排放的气体中是否含有二氧化硫,A正确;32 g单质硫的物质的量为1 mol,生成1 mol S需SO2的物质的量为13 mol,生成13 mol SO2需要O2的物质的量为0.5 mol,故理论上消耗氧气的体积为0.5 mol×22.4 L·mol-1=11.2 L,B错误;催化转化器中发生的反应为SO2+2H2S3S+2H2O,C正确;根据反应方程式2H2S+3O22SO2+2H2O和SO2+2H2S3S+2H2O可知,为提高H2S转化为S的比例,理论上应控制反应炉中H2S的转化率约为33.3%,D正确。
8.B　解析 根据题图,a为氨气,b为氮气,c为一氧化氮,d为二氧化氮,e为硝酸。NH3可与O2发生反应4NH3+5O24NO+6H2O,A项正确;N2+O22NO的过程属于自然固氮,B项错误;NO2中氮元素处于中间价态,既可被氧化也可被还原,C项正确;浓硝酸可与Cu反应生成NO2,稀硝酸可与Cu反应生成NO,D项正确。
9.答案 (1)+2价　(2)CoS+2O2CoSO4　500 ℃、2.0 h
(3)“酸浸”和“反萃取”　(4)使Fe3+水解完全,并使Fe(OH)3胶体发生聚沉,便于过滤除杂
(5)Ca2+恰好完全沉淀时,c(Ca2+)=10-5 mol·L-1,c2(F-)=Ksp(CaF2)c(Ca2+)=2.7×10-6(mol·L-1)2,此时Q=c(Mg2+)·c2(F-)=2.7×10-9 解析 (1)CuFeS2中S元素的化合价为-2价,Fe元素化合价为+2价,Cu元素化合价为+2价。
(2)①“焙烧”中,钴、铜矿物转化成硫酸盐,则CoS与氧气焙烧的化学方程式为CoS+2O2CoSO4。
②由题图可知“焙烧”的最佳条件为500 ℃、2.0 h。
(3)电解CuSO4溶液,阴极可得到Cu,阳极可得到O2,电解质溶液变为硫酸溶液,可返回到“酸浸”和“反萃取”步骤。
(4)“氧化除铁”中将亚铁离子氧化为铁离子,用Na2CO3调节pH使铁离子水解生成氢氧化铁,升高温度铁离子水解程度增大,使Fe3+水解完全,并使Fe(OH)3胶体发生聚沉,便于过滤除杂。
(5)当Ca2+恰好完全沉淀时离子浓度小于1×10-5 mol·L-1,代入Ksp(CaF2)=2.7×10-11计算可得c2(F-)=Ksp(CaF2)c(Ca2+)=2.7×10-111×10-5(mol·L-1)2=2.7×10-6 (mol·L-1)2,Q=c(Mg2+)·c2(F-)=2.7×10-9 (6)草酸钴晶体(CoC2O4·2H2O)的相对分子质量为183,5.49 g草酸钴晶体为0.03 mol,200 ℃时质量变化为1.08 g,根据计算为0.06 mol水,反应的化学方程式为CoC2O4·2H2OCoC2O4+2H2O,300 ℃时剩余固体质量为2.41 g,钴的质量为m(Co)=0.03 mol×59 g·mol-1=1.77 g,m(O)=2.41 g-1.77 g=0.64 g,n(Co)∶n(O)=3∶4,氧化物的化学式为Co3O4。
10.答案 (1)增大反应物接触面积,提高化学反应速率
(2)4.5~9.3　使CrO42-转化为Cr2O72-　浸取
(3)H2SO4
解析 (1)焙烧时气体与矿料逆流而行,目的是利用热量使O2向上流动,增大固体与气体的接触面积,提高化学反应速率。
(2)中和时调节溶液pH的目的是将[Al(OH)4]-、SiO32-转化为沉淀过滤除去,由图可知,当溶液pH≥4.5时,Al3+被除尽,当溶液pH>9.3时,H2SiO3会再溶解生成SiO32-,因此中和时pH的理论范围为4.5~9.3;将Al元素和Si元素除去后,溶液中Cr元素主要以Cr2O72-和CrO42-的形式存在,溶液中存在平衡2CrO42-+H2OCr2O72-+2OH-,降低溶液pH,可提高Na2Cr2O7的产率;由上述分析可推知,Fe元素应在“浸取”操作中除去。
(3)冷却结晶所得母液中除Na2Cr2O7外,还有H2SO4,可循环使用。