【创新设计】2021高考化学(广东专用)二轮滚动加练3-常见无机物及其综合应用

滚动加练3常见无机物及其综合应用1．0.80gCuSO4·5H2O样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如图所示。请回答下列问题：(1)试确定200℃(2)取270℃所得的样品，于570____________________________________________________________________________________。把该黑色粉末溶解于稀硫酸中，经浓缩、冷却，有晶体析出，该晶体的化学式为____________，其存在的最高温度是________。(3)上述氧化性气体与水反应生成一种化合物，该化合物的浓溶液与Cu在加热时发生反应的化学方程式为__________________________________________。(4)在0.10mol·L－1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌，有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成，常温下，当溶液的pH＝8时，c(Cu2＋)＝________mol·L－1{Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20}。若在0.1mol·L－1硫酸铜溶液中通入过量H2S气体，使Cu2＋完全沉淀为CuS，此时溶液中的H＋浓度是________mol·L－1。解析本题主要考查考生的读图力量、分析力量以及运用已有学问解决未知问题的力量。(1)0.80gCuSO4·5H2O的物质的量是0.0032mol，加热到200℃时，固体质量为0.57g。设该固体物质含有x个结晶水，则列式：0.0032×(160＋18x)＝0.57，得x≈1，可得200℃时该固体物质的化学式为CuSO4·H2O。(2)由图可知270℃时的固体质量与258℃时相同，均为0.51g，经计算所得的样品为CuSO4,570℃下灼烧硫酸铜生成黑色粉末和一种氧化性气体，其反应的方程式为CuSO4eq\o(=,\s\up14(570℃))CuO＋SO3↑，氧化铜溶于稀硫酸中，结晶得到CuSO4·5H2O，由图可知温度高于102℃，CuSO4·5H2O就会分解。故其存在的最高温度为102℃，(3)SO3与水反应生成硫酸，则有：Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up14(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O。(4)pH＝8时c(OH－)＝10－6，由氢氧化铜的沉淀溶解平衡常数可知Ksp＝c(Cu2＋)·c2(OH－)＝10－12×c(Cu2＋)＝2.2×10－20，得c(Cu2＋)＝2.2×10－8mol·L－1；通入过量H2S使Cu2＋沉淀完全，已知c(Cu2＋)＝0.1mol·L－1，依据反应关系式：Cu2＋～S2－～2H＋得c(H＋)＝0.2mol·L答案(1)CuSO4·H2OCuSO4·5H2Oeq\o(=,\s\up14(△))CuSO4·(5－n)H2O＋nH2O25018n0.80g0.80g－0.57g＝0.23g可得n≈4200℃时该固体物质的化学式为CuSO4·H2(2)CuSO4eq\o(=,\s\up14(570℃))CuO＋SO3↑CuSO4·5H2O102(3)2H2SO4(浓)＋Cueq\o(=,\s\up14(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O(4)2.2×10－80.22．有一未知的无色溶液，只可能含有以下离子中的若干种：H＋、NHeq\o\al(＋,4)、K＋、Mg2＋、Cu2＋、Al3＋、NOeq\o\al(－,3)、COeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,4)，现取三份100mL溶液进行如下试验：①第一份加入足量AgNO3溶液后，有白色沉淀产生。②其次份加入足量BaCl2溶液后，有白色沉淀产生，经洗涤、干燥后，沉淀质量为6.99g。③第三份逐滴滴加NaOH溶液，测得沉淀与NaOH溶液的体积关系如图所示。依据上述试验，完成下列问题：(1)原溶液中肯定存在的离子是________________，肯定不存在的离子是________________，无法确定是否存在的离子是______________。(2)25～35段发生反应的离子方程式为____________________。(3)试验所加的NaOH的浓度为________。(4)原溶液中NOeq\o\al(－,3)的物质的量为n(NOeq\o\al(－,3))，依据供应的图像和数据，试计算n(NOeq\o\al(－,3))的取值范围为________。解析依据溶液无色可知，溶液中肯定不含Cu2＋；依据①可知，溶液中至少含有COeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,4)中的一种；由图可知开头滴加NaOH溶液时就有沉淀产生，故溶液中不含H＋，分析曲线变化可知，溶液中肯定含NHeq\o\al(＋,4)、Al3＋、Mg2＋，最终沉淀为Mg(OH)2，则n(Mg2＋)＝0.01mol；依据35～40段沉淀削减知，溶解Al(OH)3消耗5mLNaOH溶液，则0～25段生成Al(OH)3沉淀消耗15mLNaOH溶液，生成Mg(OH)2消耗10mLNaOH溶液，而25～35段NHeq\o\al(＋,4)消耗10mLNaOH溶液，结合n(Mg2＋)＝0.01mol，可以计算出n(Al3＋)＝0.01mol，n(NHeq\o\al(＋,4))＝0.02mol；由于Al3＋、Mg2＋均不能与COeq\o\al(2－,3)共存，推出溶液中含有SOeq\o\al(2－,4)而不含COeq\o\al(2－,3)；依据②，可以计算出n(SOeq\o\al(2－,4))＝0.03mol；依据35～40段，c(NaOH)＝0.01mol÷0.005L＝2mol/L；由于3n(Al3＋)＋2n(Mg2＋)＋n(NHeq\o\al(＋,4))＝0.07mol，而2n(SOeq\o\al(2－,4))＝0.06mol，阳离子所带正电荷应等于阴离子所带负电荷，故肯定合有NOeq\o\al(－,3)，而K＋无法确定。当原溶液中不存在K＋时，n(NOeq\o\al(－,3))＝0.01mol，当原溶液中存在K＋时，n(NOeq\o\al(－,3))>0.01mol，综上可知n(NOeq\o\al(－,3))≥0.01mol。答案(1)NHeq\o\al(＋,4)、Al3＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)Cu2＋、COeq\o\al(2－,3)、H＋K＋(2)NHeq\o\al(＋,4)＋OH－=NH3·H2O(3)2mol·L－1(4)n(NOeq\o\al(－,3))≥0.01mol3．(2022·韶关市调研，32)工业上生产高氯酸(沸点：90℃(1)试验室进行过滤操作的常用玻璃仪器有________。(2)反应器Ⅰ中的温度最佳为________(填序号)；操作②的名称为________。A．0℃ B．20C．80℃ D．(3)反应器Ⅱ中发生反应的离子方程式为___________________。(4)加快反应器Ⅱ中反应速率的措施有________(写出一种措施即可)等。从反应器Ⅱ中获得NaClO2粗品的试验操作依次是________(填序号，下同)，进一步提纯的操作名称为________。A．过滤B．重结晶C．蒸馏D．蒸发浓缩E．蒸干灼烧F．冷却结晶G．萃取分液(5)上述流程中可循环使用的物质为________，副产品除NaClO2、NaHSO4外还有________(填化学式)。解析(2)高氯酸的沸点是90℃，反应器Ⅰ中发生反应：3NaClO3＋3H2SO4(浓)=2ClO2↑＋3NaHSO4＋HClO4＋H2O，得到高氯酸溶液，所以温度不行高于90℃，但温度越高反应速率越快，所以选择C项。HClO4的沸点不高，要从混合溶液中分别出HClO4可接受蒸馏的方法。(3)反应器Ⅱ中发生的是氧化还原反应，氧化剂是ClO2，还原产物是ClOeq\o\al(－,2)，还原剂是SO2，氧化产物是SOeq\o\al(2－,4)，由得失电子守恒知n(ClO2)∶n(SO2)＝2∶1，再依据电荷守恒和质量守恒配平可写出方程式。(4)加快反应速率的常见方法是加热、增大反应物的浓度、增大接触面积等。从溶液中得到溶质的常见方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等。得到的溶质不纯往往实行重结晶的方法来提纯。(5)反应器Ⅰ中加入浓硫酸反应后所得滤液中含有H2SO4溶液，经过处理后可循环利用。反应器Ⅱ还生成副产品Na2SO4。答案(1)(一般)漏斗、玻璃棒、烧杯(2)C蒸馏(3)2ClO2＋SO2＋4OH－=2ClOeq\o\al(－,2)＋SOeq\o\al(2－,4)＋2H2O(4)适当上升温度[增大NaOH溶液的浓度、增大气体(SO2、ClO2)和NaOH溶液的接触面积等]DFAB(5)硫酸(H2SO4)Na2SO44．(2021·广东佛山二模，33)SiO2、SO2和CO2都是酸性氧化物，它们的化学性质具有肯定的相像性；Mg和Na的化学性质也具有肯定相像性。某爱好小组用如图所示装置进行Mg与SO2反应的试验。(1)选择制取SO2的合适试剂________(填编号)。①浓HCl②浓H2SO4③Na2SO3固体④CaSO3固体(2)上述装置还可优化，优化的方法是___________________________________，装置C中NaOH溶液的作用是_________________________。(3)甲同学推想Mg与SO2的反应和Mg与CO2的反应相像，则该反应方程式为__________________________________________；乙同学的推想是：2Mg＋3SO2eq\o(=,\s\up14(△))2MgSO3＋S；丙同学的推想是：3Mg＋SO2eq\o(=,\s\up14(△))2MgO＋MgS，要验证甲、乙、丙三位同学的推想是否正确，丁同学作如下试验探究：已知：MgSO3和MgS都微溶于水，能与盐酸发生复分解反应放出气体；H2S气体通入CuSO4溶液中消灭黑色沉淀。限选试剂：2mol·L－1盐酸、2mol·L－1硝酸、蒸馏水、2mol·L－1NaOH溶液、品红溶液、澄清石灰水、2mol·L－1CuSO4溶液；仪器和用品自选。序号试验步骤预期现象和结论①取少量反应后所得固体于试管中②向试管中的固体渐渐滴加____________，试管口塞上带导管的单孔塞，并将导管通入盛有________的试管中若试管中的________，则丙同学推想正确，若试管中的固体未完全溶解，且________，则乙同学推想正确依据上述试验探究，能证明甲同学推想正确的操作和预期现象是__________________________________________。(4)上述试验需要100mL2mol·L－1的盐酸，配制时选用________(选填“10mL”、“25mL”、“50mL”或“100mL”)量筒量取36.5%密度为1.19g·mL－1的浓盐酸的体积为________mL。解析(1)试验室制备SO2常用Na2SO3固体和浓硫酸，假如选择盐酸，则生成的SO2气体中混有HCl气体；假如选择CaSO3，会生成微溶的CaSO4，不利于反应充分进行。(2)试验中的尾气SO2通常用NaOH溶液吸取。(4)量取16.8mL盐酸应选用25mL量筒。答案(1)②③(2)在A和B之间增加用浓硫酸干燥的装置吸取多余的SO2，防止污染环境(3)2Mg＋SO2eq\o(=,\s\up14(△))2MgO＋S②2mol·L－1盐酸至过量品红溶液固体完全溶解品红溶液褪色向反应后所得固体中加过量2mol·L－1盐酸，固体未完全溶解且品红溶液不褪色(4)25mL16.85．(2022·全国新课标Ⅱ，27)铅及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及X射线防护材料等。回答下列问题：(1)铅是碳的同族元素，比碳多4个电子层。铅在元素周期表的位置为第________周期、第________族；PbO2的酸性比CO2的酸性________(填“强”或“弱”)。(2)PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体，反应的化学方程式为____________________。(3)PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为__________________；PbO2也可以通过石墨为电极，Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反应式为________________，阴极上观看到的现象是________________；若电解液中不加入Cu(NO3)2，阴极发生的电极反应式为__________________，这样做的主要缺点是________________。(4)PbO2在加热过程发生分解的失重曲线如下图所示，已知失重曲线上的a点为样品失重4.0%(即eq\f(样品起始质量－a点固体质量,样品起始质量)×100%)的残留固体。若a点固体组成表示为PbOx或mPbO2·nPbO，列式计算x值和m∶n值________。解析(2)由题意知：该反应中，Cl元素的化合价上升，则可推出Pb元素化合价降低，又由于＋2价Pb较稳定，因此PbO2还原产物为Pb2＋，其化学方程式为：PbO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up14(△))PbCl2＋Cl2↑＋2H2O。(3)由题意知：PbO＋ClO－→PbO2，铅元素化合价上升，则Cl元素化合价应降低，故有PbO＋ClO－→PbO2＋Cl－，利用化合价升降法配平，得反应的离子方程式为PbO＋ClO－=PbO2＋Cl－。阳极应发生氧化反应，由Pb2＋→PbO2的过程可知阳极反应式为Pb2＋＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋；阴极发生还原反应，其中Cu2＋放电：Cu2＋＋2e－=Cu，石墨上析出铜，若电解液不加Cu(NO3)2，则阴极Pb2＋放电：Pb2＋＋2e－=Pb，由此可见这样做的缺点是不能有效地利用Pb2＋。(4)PbO2分解的化学方程式：PbO2eq\o(=,\s\up14(△))PbOx＋eq\f(2－x,2)O2↑，知PbO2失重质量即为生成O2的质量；取m(PbO2)＝239，则生成m(O2)＝eq\f(2－x,2)×32，依据题意有eq\f(2－x,2)×32＝239×4.0%，解得x，然后依据PbOx与mPbO2·nPbO中O和Pb原子个数比相等求得m∶n的值。答案(1)六ⅣA弱(2)PbO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up14(△))PbCl2＋Cl2↑＋2H2O(3)PbO＋ClO－=PbO2＋Cl－Pb2＋＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋石墨上析出铜Pb2＋＋2e－=Pb不能有效利用Pb2＋(4)依据PbO2eq\o(=,\s\up14(△))PbOx＋eq\f(2－x,2)O2↑，有eq\f(2－x,2)×32＝239×4.0%x＝1.4，依据mPbO2·nPbO，eq\f(2m＋n,m＋n)＝1.4，eq\f(m,n)＝eq\f(2,3)。6．(2022·湛江模拟)MgSO4·7H2O在医药上常用作泻药，工业上可用氯碱工业中的一次盐泥为原料生产。已知一次盐泥中含有镁、钙、铁、铝、锰的硅酸盐和碳酸盐等成分。其主要工艺如下：请回答下列问题：(1)用H2SO4调整溶液pH至1～2，H2SO4作用是__________________________________________。(2)加NaClO溶液至pH＝5～6并加热煮沸5～10min，沉淀2中主要含有MnO2和另外两种难溶物，这两种难溶物的化学式分别为________、________；其中NaClO溶液将MnSO4转化为MnO2的离子方程式为__________________________________________。(3)检验滤液Ⅱ中是否含有Fe3＋的试验方法是__________________________________________。(4)“操作Ⅹ”是将溶液________、________、过滤洗涤，即得到MgSO4·7H2O晶体。(5)精确     称取制得的样品5g，用200mL水溶解，加入2mol·L－1的盐酸5mL，在不断搅拌下滴加足量2mol·L－1BaCl2溶液，充分反应后，得沉淀4.46g，则样品纯度为________。解析(1)由于一次盐泥中含有镁、钙、铁、铝、锰的硅酸盐和碳酸盐等成分，加入硫酸反应生成硫酸镁、硫酸铝、硫酸铁、硫酸锰等可溶性硫酸盐，同时生成硫酸钙和硅酸沉淀；(2)依据流程可知，Al3＋和Fe3＋都转化为沉淀，调整pH并加热，Al3＋和Fe3＋发生水解反应，生成Al(OH)3、Fe(OH)3；(5)4.46g为BaSO4沉淀的质量，则其物质的量为0.02mol，由此求得MgSO4的物质的量为0.02mol，所以m(MgSO4·7H2O)＝4.92g，求得样品纯度为98.4%。答案(1)将盐泥中的碳酸盐和硅酸盐转化为可溶性的硫酸盐，同时生成硫酸钙和硅酸沉淀而除去(2)Al(OH)3Fe(OH)3Mn2＋＋H2O＋ClO－=MnO2↓＋Cl－＋2H＋(3)取滤液Ⅱ1～2mL于试管中，加入少量的KSCN溶液，若不显红色，证明滤液Ⅱ中无Fe3＋(4)蒸发浓缩冷却结晶(5)98.4%7．(2022·山东理综，32)工业上用重铬酸钠(Na2Cr2O7)结晶后的母液(含少量杂质Fe3＋)生产重铬酸钾(K2Cr2O7)。工