【化学】安徽省砀山县第二中学2020届高三上学期第四次月考（解析版）

【化学】安徽省砀山县第二中学2020届高三上学期第四次月考（解析版）

安徽省砀山县第二中学 2020 届高三上学期第四次月考 原子量：H--1 C--12 N--14 O--16 Na--23 Mg--24 Al--27 Cl--35.5 Cu—64 一、选择题(每题 3 分，共 54 分) 1.2017 年 1 月，南京理工大学胡炳成教授团队成功合成世界首个全氮阴离子盐，全氮阴离子 化学式为 N5-。下列关于全氮阴离子盐的说法正确的是（ ） A. 每个 N5-含有 26 个电子 B. N5-的摩尔质量为 71g·mol-1 C. 全氮阴离子盐既含离子键又含共价键 D. 全氮阴离子盐可能属于电解质，也可能属于非电解质 【答案】C 【解析】每个 N5- 含有 36 个电子，故 A 错误；N5-的摩尔质量为 70g·mol-1，故 B 错误；N5- 含有共价键，全氮阴离子与金属离子之间存在离子键，故 C 正确；盐都是电解质，所以全 氮阴离子盐属于电解质，故 D 错误。 2.下列叙述正确的是（ ） A. 漂白粉、水玻璃、冰醋酸都是混合物 B. 金属氧化物一定是碱性氧化物 C. 根据丁达尔现象可以将分散系分为溶液、胶体和浊液 D. 氨气、水和硫酸钡分别属于非电解质、弱电解质和强电解质 【答案】D 【详解】A.漂白粉是次氯酸钙和氯化钙的混合物，水玻璃是硅酸钠的水溶液是混合物，冰醋 酸是纯醋酸属于纯净物，故 A 错误； B.金属氧化物不一定是碱性氧化物，如氧化铝属于两性氧化物，故 B 错误； C.根据分散质粒子的直径大小将分散系分为溶液、胶体和浊液，故 C 错误； D.氨气不能电离，属于非电解质，水能微弱地电离，属于弱电解质，硫酸钡是难溶于水的盐， 但溶解部分完全电离，属于强电解质，故 D 正确。 故选 D。 【点睛】强电解质包括强酸、强碱、绝大多数盐、金属化合物等；弱电解质包括弱酸、弱碱、 水等。 3.设 NA 为阿伏加德罗常数的值，下列叙述不正确的是（ ） A. 标准状况下，22.4L CO2 与 CO 的混合气体中含碳原子数目为 NA B. 常温下，1L 0.1 mol·L-1 的 NH4NO3 溶液中 NH4+数目为 0.1NA C. 2.7g 金属铝变为铝离子时失去的电子数目为 0.3NA D. 室温下，21g C2H4 和 C4H8 的混合气体中含有的原子数目为 4.5 NA 【答案】B 【详解】A.标准状况下，22.4L CO2 与 CO 的混合气体的物质的量是 1mol，由于在 CO2 与 CO 分子中都是含有 1 个 C 原子，所以 1mol 混合气体含碳原子数目为 NA，A 正确； B.NH4NO3 是强酸弱碱盐，在溶液中 NH4+会发生水解反应而消耗，所以 1L 0.1 mol·L-1 的 NH4NO3 溶液中 NH4+数目小于 0.1NA，B 错误； C.2.7g 金属铝的物质的量是 0.1mol，Al 是+3 价金属，所以 0.1molAl 变为铝离子时失去的电 子数目为 0.3NA，C 正确； D.C2H4 和 C4H8 的最简式是 CH2，式量是 14，21g C2H4 和 C4H8 的混合气体中含有最简式的 物质的量是 n=21g÷14g/mol=1.5mol，由于 1 个 CH2 中含有 3 个原子，则其中含有的原子数 目为 3mol×1.5NA=4.5 NA，D 正确； 故合理选项是 B。 4.已知 4NH3(g)＋5O2(g) 4NO(g)＋6H2O(g)，若反应速率分别用 v(NH3)、v(O2)、 v(NO)、v(H2O)表示，则正确的关系式为（ ） A. 4v(NH3)＝5v(O2) B. 5v(O2)＝6v(H2O) C. 2v(NH3)＝3v(H2O) D. 4v(O2)＝5v(NO) 【答案】D 【分析】同一化学反应、同一时间段内，各物质的反应速率之比等于计量数之比，据此分析 解答． 【详解】A.v（NH3）：v（O2）=4：5，5v（NH3）=4v（O2），故 A 错误。 B、v（O2）：v（H2O）=5：6，6v（O2）=5v（H2O），故 B 错误。 C、v（NH3）：v（H2O）=4：6=2：3，3v（NH3）=2v（H2O），故 C 错误。 D、v（O2）：v（NO）=5：4，4v（O2）=5v（NO），故 D 正确。 故答案为 D。 5.下列各项操作或现象能达到预期实验目的的是（ ） 选项 操作或现象 实验目的 A 将铁钉放入试管中，用盐酸浸没 验证铁的吸氧腐蚀 B 向 NaBr 溶液中滴入少量氯水和苯，振荡、 静置，溶液上层呈橙红色 证明 Br—还原性强于 Cl— C 将氯化亚铁固体溶于适量蒸馏水中 配制 FeCl2 溶液 D 将混有氯化氢杂质的氯气通过装有饱和 NaHCO3 溶液的洗气瓶 除去氯气中的 HCl 气体 【答案】B 【详解】A. 将铁钉放入试管中，用盐酸浸没，由于是强酸性环境，发生的是析氢腐蚀，故 A 错误； B.向 NaBr 溶液中滴入少量氯水，发生反应：Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2，反应产生的 Br2 容易溶 于苯，苯与水互不相溶，密度比水小，苯与溴单质不能发生反应，振荡、静置，溶液上层呈 橙红色，故 B 正确； C.氯化亚铁是强酸弱碱盐，在溶液中容易发生水解反应:Fe2++H2O Fe(OH)2+2H+，使溶 液显浑浊，因此要将氯化亚铁固体溶于适量稀盐酸中，再加蒸馏水稀释，故 C 错误； D. 除去氯气中的 HCl 气体，应该把混有氯化氢杂质的氯气通过装有饱和 NaCl 溶液的洗气 瓶，若通入装有饱和 NaHCO3 溶液的洗气瓶，会发生反应产生 CO2 杂质气体，故错误； 故选 B。 6.下列制备金属单质的方法或原理正确的是（ ） A. 在高温条件下，用 H2 还原 MgO 制备单质 Mg B. 在通电条件下，电解熔融 Al2O3 制备单质 Al C. 在通电条件下，电解饱和食盐水制备单质 Na D. 加强热，使 CuO 在高温条件下分解制备单质 Cu 【答案】B 【解析】试题分析：A．制备单质 Mg 应该用电解熔融 MgCl2 的方法，故 A 错误；B．Al 为 活泼金属，应用电解熔融 Al2O3 制备，故 B 正确；C．制备单质 Na 采用电解熔融 NaCl 的方 法，电解溶液生成氢氧化钠、氢气和氯气，故 C 错误；D．制备单质 Cu 用热还原法制备， 故 D 错误。故选 B。 考点：考查金属冶炼的一般原理 【名师点睛】本题考查金属的冶炼，题目难度不大，注意把握金属的活泼性与冶炼方法的关 系，学习中注意积累，易错点为 C，注意电解饱和食盐水不能得到金属钠。金属的活泼性不 同，冶炼方法不同，K、Ca、Na、Mg、Al 等金属可用电解熔融的化合物的方法冶炼，Zn、 Fe、Sn、Pb、Cu 可用热还原发生冶炼，Hg、Ag 可用也分解法冶炼。 7. 在下列溶液中，各组离子一定能够大量共存的是（ ） A. 使酚酞试液变红的溶液： Na+、Cl-、SO42-、Fe3+ B. 使紫色石蕊试液变红的溶液：Fe2+、Mg2+、NO3-、Cl- C. c(H+)=10-12mol·L-1 的溶液：K+、Ba2+、Cl-、Br- D. 碳酸氢钠溶液：K+、SO42-、Cl-、H+ 【答案】C 【详解】A. 该溶液显碱性，铁离子不能大量存在，A 错误； B. 该溶液显酸性，在酸性条件下，NO3-能氧化 Fe2＋，则这两种离子此时不能共存，B 错误； C. 该溶液显碱性，这四种离子可以大量共存，C 正确； D. 碳酸氢根离子和氢离子不能共存，D 错误； 故合理选项为 C。 8.短周期元素 X、Y、Z、W 在元素周期表中的相对位置如下表所示。已知 Y、W 的原子序 数之和是 Z 的 3 倍，下列说法正确的是（ ） Y Z X W A. 原子半径：XZ C. Z、W 均可与 Mg 形成离子化合物 D. 最高价氧化物对应水化物的酸性：Y>W 【答案】C 【分析】设元素 Y 的原子序数为 y，则 y+y+10=3×（y+1），解得 y=7，则 Y 为 N 元素、X 为 Si 元素、Z 为 O 元素、W 为 Cl 元素。 【详解】A、同周期元素，从左到右原子半径依次减小，原子半径：Z＜Y，故 A 错误； B、元素非金属性越强，气态氢化物的稳定性越强，氮元素的非金属性强于硅元素，则气态 氢化物的稳定性：X＜Z，故 B 错误； C、O 元素、Cl 元素与 Mg 元素形成的化合物氧化镁、氯化镁都是离子化合物，故 C 正确； D、元素非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，氯元素的非金属性强于氮元 素，则最高价氧化物对应水化物的酸性：Y＜ W，故 D 错误； 故选 C。 9.Na2FeO4 是一种高效多功能水处理剂，应用前景十分看好。一种制备 Na2FeO4 的方法可用 化学方程式表示如下：2FeSO4＋6Na2O2 ===2Na2FeO4 ＋2Na2O＋2Na2SO4 ＋O2↑，对此反应 下列说法中正确的是（ ） A. Na2O2 只作氧化剂 B. 2 mol FeSO4 发生反应时，反应中共有 8 mol 电子转移 C. 每生成 22.4L 氧气就有 2 mol Fe2＋ 被氧化 D. Na2FeO4 既是还原产物又是氧化产物 【答案】D 【解析】从反应可以看出，Fe 由+2 价升高到+6 价，氧元素部分由-1 价降低到-2 价，部分升 高到 0 价，根据方程式的关系看出，失电子总数为 2×（6-2）+2×（0-（-1））=10，失电子总 数为 2×（（-1）-2）×5=10，也就是说，2 molFeSO4、1 molNa2O2 做还原剂，5molNa2O2 做 氧化剂；综上所述，A 错误；2 mol FeSO4 发生反应时，反应中共有 10 mol 电子转移，B 错 误；没有给定气体所处的条件，无法计算，C 错误；Na2FeO4 既是还原产物又是氧化产物， D 正确；正确选项 D。 10.下列关于化学键的说法正确的是（ ） A. C、N、O、H 四种元素形成的化合物一定既有离子键，又有共价键 B. 不同元素的原子构成的分子不一定只含极性共价键 C. 含极性键的共价化合物一定是电解质 D. HF 的分子间作用力大于 HCl，故 HF 比 HCl 更稳定 【答案】B 【详解】A 项、C、N、O、H 四种元素形成的化合物不一定既有离子键，又有共价键，例 如尿素分子中只有共价键，故 A 错误； B 项、不同元素的原子构成的分子不一定只含极性共价键，例如双氧水中还含有非极性键， 故 B 错误； C 项、含极性键的共价化合物不一定是电解质，例如乙醇是非电解质，故 C 错误； D 项、分子间作用力不能影响分子的稳定性，分子的稳定性与共价键有关系，故 D 错误； 故选 B。 11.进行下列实验，相关说法正确 是（ ） A. 图 ：蒸干 NH4Cl 饱和溶液制备 NH4Cl 晶体 B. 图 ：形成美丽的红色喷泉，证明 HC1 极易溶于水 C. 图 ：配制一定物质的量浓度的 NaOH 溶液，定容时如图则所配 NaOH 溶 液浓度偏低 D. 图 ：所示装置用于除去碳酸氢钠固体中的少量碳酸钠 【答案】B 【详解】A.蒸干 NH4Cl 饱和溶液后氯化铵受热易分解，故 A 错误； B. 氯化氢溶于水得到盐酸，石蕊遇酸变红，形成美丽的红色喷泉，证明 HC1 极易溶于水， 故 B 正确； C.配制一定物质的量浓度的 NaOH 溶液，定容时如果俯视，溶液体积偏小，则所配 NaOH 溶液浓度偏高，故 C 错误； D. 用所示装置不能除去碳酸氢钠固体中的少量碳酸钠，反而使碳酸氢钠分解了，故 D 错误； 的 故选 B。 12.已知反应：H2(g)＋ O2(g)=H2O(g) ΔH1 N2(g)＋O2(g)=NO2(g) ΔH2 N2(g)＋3/2H2(g)=NH3(g) ΔH3 则反应 2NH3(g)＋ O2(g)=2NO2(g)＋3H2O(g)的 ΔH 为（ ） A. 2ΔH1＋2ΔH2－2ΔH3 B. ΔH1＋ΔH2－ΔH3 C. 3ΔH1＋2ΔH2＋2ΔH3 D. 3ΔH1＋2ΔH2－2ΔH3 【答案】D 【分析】利用盖斯定律可知，反应一步完成和多步完成的热效应相同，利用已知的反应和目 标反应确定关系，然后计算反应热。 【详解】将已知热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律①×3+②×2-③×2 得 2NH3(g) ＋ O2(g)=2NO2(g)＋3H2O(g)，则△H=3△H1+2△H2-2△H3，故选 D。 【点睛】本题考查了盖斯定律的计算，会根据目标方程式进行分析是解答关键。 13. 已知外电路中，电子由铜流向 a 极。有关下图所示的装置分析合理的一项是（ ） A. 该装置中 Cu 极为正极 B. 当铜极的质量变化为 12 .8g 时，a 极上消耗的 O2 在标准状况下的体积为 2.24L C. b 极反应的电极反应式为：H2－2e－=2H+ D. 一段时间后锌片质量减少 【答案】B 【分析】已知外电路中，电子由铜流向 a 极，根据装置图分析，左边为氢氧燃料电池，a 为 正极，电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-，b 为负极电极反应为 H2+2OH--2e-=2H2O，右边装 置为电解池，Zn 做阴极，电极反应为 Cu2++e-=Cu；Cu 做阳极，电极反应为 Cu-2e-=Cu2+。 1 2 1 2 1 2 7 2 7 2 【详解】A、分析判断，铜为电解池中的阳极，故 A 错误； B、当铜极的质量变化为 12.8g 时物质的量为 0.2ml，依据电子守恒和电极反应可知， O2+2H2O+4e-=4OH-，Cu-2e-=Cu2+；2Cu～O2，a 极上消耗的 O2 在物质的量为 0.1mol 在标准 状况下的体积为 2.24L，故 B 正确； C、锌做电解池的阴极，质量不变，故 C 错误； D、b 电极是氢气失电子发生氧化反应，在碱性溶液中生成水，电极反应为： H2+2OH--2e-=2H2O，故 D 错误； 故选 B。 14.如图装置中，U 形管内为红墨水，a、b 试管内分别盛有食盐水和稀盐酸，各加入生铁块， 放置一段时间。下列有关描述错误的是（ ） A. 生铁块中的碳是原电池的正极 B. 红墨水柱两边的液面变为左低右高 C. 两试管中相同的电极反应式是： D. a 试管中发生了吸氧腐蚀，b 试管中发生了析氢腐蚀 【答案】B 【分析】生铁中含有铁和碳，铁、碳和电解质溶液构成了原电池，较活泼的金属铁作负极， 碳作正极，负极上失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应；左边试管中是中性溶 液，发生吸氧腐蚀，右边试管中是酸性溶液发生析氢腐蚀。 【详解】A. 生铁中含有铁和碳，铁、碳和电解质溶液构成了原电池，较活泼的金属铁作负 极，碳作正极，负极上失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应，故 A 正确； B. 左边试管中是中性溶液，发生吸氧腐蚀，右边试管中是酸性溶液发生析氢腐蚀，所以左 边试管内气体的压强减小，右边试管内气体的压强增大，导致 U 型管内红墨水左高右低， 故 B 错误； C. 生铁中含有铁和碳，铁、碳和电解质溶液构成了原电池，较活泼的金属铁作负极，碳作 正极，负极上铁失电子发生氧化反应 Fe−2e−=Fe2+，故 C 正确； D. 左边试管中是中性溶液，发生吸氧腐蚀，右边试管中是酸性溶液，发生析氢腐蚀，故 D 2+Fe-2e =Fe－ 正确； 答案选 B。 【点睛】酸性条件是析氢腐蚀，中性和碱性条件下是吸氧腐蚀，会写电极反应。 15.LiFePO4 电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为： FePO4+Li LiFePO4，电池的正极材料是 LiFePO4，负极材料是石墨和锂，含 Li+导电固 体为电解质。下列有关 LiFePO4 电池说法正确的是（ ） A. 放电时电池正极反应为：FePO4+Li++e-=LiFePO4 B. 放电时电池内部 Li+向负极移动 C. 充电过程中，电池正极材料的质量增加 D. 可加入硫酸以提高电解质的导电性 【答案】A 【解析】分析：本题考查的是原电池和电解池的工作原理和电极反应的书写，掌握原电池的 负极或电解池的阳极失去电子即可解答。 详解：A.当其为原电池时，负极材料为石墨和锂，锂失去电子，正极材料得到电子，电极反 应为 FePO4+Li++e-=LiFePO4，故正确；B.放电时阳离子向正极移动，故错误；C.充电过程为 电解池，阳极反应为 LiFePO4 -e-= FePO4+Li+，故电池的正极材料减少，故错误；D.因为锂 可以和硫酸溶液反应，说明电解质不能用硫酸溶液，故错误。故选 A。 16.2017 年 9 月我国科学家对于可充放电式锌一空气电池研究取得重大进展。电池装置如图 所示，该电池的核心是驱动氧化还原反应(ORR)和析氧反应(OER)，KOH 溶液为电解质溶液， 放电的总反应方程式为 2Zn+O2+40H-+2H2O=2Zn(OH)2。下列有关说法正确的是（ ） A. 可逆锌一空气电池实际上是二次电池，放电时电解质溶液中 K+向负极移动 B. 在电池产生电力的过程中，空气进入电池，发生 ORR 反应，并释放 OH- C. 发生 OER 反应的电极反应式为 2H2O-4e-=O2+4H+ D. 放电时，电路中通过 2mol 电子，消耗氧气 22.4L(标准状况) 【答案】B 【解析】分析：根据 2Zn+O2+40H-+2H2O=2Zn(OH)2 可知，O2 中元素的化合价降低，被还原， 应为原电池正极，电极反应为：O2+4e－+2H2O=4OH－，Zn 元素化合价升高，被氧化，应为 原电池负极，电极反应为：Zn-2e－+2OH－=Zn（OH）2，放电时阳离子向正极移动，充电与 放电过程相反。 详解：A、放电时，为原电池，溶液中阳离子向正极移动，即 K＋向正极移动，故 A 错误； B、O2 中元素的化合价降低，被还原，应为原电池正极，电极反应为：O2+4e－+2H2O=4OH －，在电池产生电力的过程中，空气进入电池，发生 ORR 反应，并释放 OH-，故 B 正确； C、发生 OER 反应的电极反应式为 4OH--4e－=O2+2H20，故 C 错误；D． 放电时，电路中 通过 2mol 电子，消耗氧气 11.2L(标准状况)，故 D 错误；故选 B。 17.臭氧在烟气脱硝中的反应为 2NO2(g)＋O3(g) ⇌ N2O5(g)＋O2(g)。若此反应在恒容密闭容器 中进行，下列选项中有关图象对应的分析正确的是（ ） A. 平衡后升温，NO2 含量降低 B. 0～2 s 内，v(O3)＝0.2 mol·L－1·s－1 C. v 正：b 点>a 点，b 点：v 逆 > v 正 D. 恒温，t1 时再充入 O3 【答案】C 【分析】根据化学反应速率的定义公式、外因对化学平衡的影响分析判断。 【详解】A 项：由图，反应物总能量高于生成物总能量，正反应放热 ΔH<0。平衡后升温， 平衡左移，NO2 含量增加，A 项错误； B 项：v(O3)= v(NO2)= × =0.1mol/(L·s)，B 项错误； C 项：图中 a、b 两点混合物组成相同，但 b 点温度较高、反应较快，即 v 正：b 点>a 点。b 1 2 1 2 -1 -10.8mol L 0.4mol L 2s ⋅ − ⋅ 点不在曲线上，不是平衡状态。b 点 NO2 体积分数比此温度下平衡状态时 NO2 体积分数小， 故反应逆向进行，b 点 v 逆>v 正。C 项正确； D 项：图中 t1 时刻正逆反应速率相等，为化学平衡状态。充入 O3 的瞬间，正反应速率增大， 逆反应速率不变，然后平衡移动至建立新平衡，D 项错误。 本题选 C。 18.某溶液中可能含有 OH-、CO32-、[Al(OH)4]-、SiO32-、SO42-、Na+、Fe3+、Mg2+、Al3+等离 子。当向该溶液中逐滴加入一定物质 量浓度的盐酸时，发现生成沉淀的物质的量随盐酸溶 液的体积变化如图所示。下列说法正确的是（ ） A. BC 段是 OH-与盐酸反应 B. 反应后最终溶液中的溶质只有 NaC1 C. 原溶液中含有 CO32-与[Al(OH)4]-的物质的量之比为 3：4 D. 原溶液中一定含有的离子是 Na+、OH-、SiO32-、SO42-、[A1(OH)4]-、CO32- 【答案】C 【解析】由图象可知，开始加入 HCl 时无沉淀生成，说明加入的 HCl 与溶液中 OH-的反应， 则溶液中一定不会存在与氢氧根离子发生反应的离子:Fe3+、Mg2+、Al3+;之后开始生成沉淀 且反应生成沉淀逐渐增大，说明溶液中存在 AlO2-、SiO32-，继续加入盐酸沉淀量不变，消耗 盐酸的离子只能是 CO32-离子，碳酸根离子反应完后继续加入盐酸，沉淀逐渐减小，到不再 改变，进一步证明沉淀是氢氧化铝和硅酸沉淀，氢氧化铝沉淀溶于盐酸，最后剩余沉淀为硅 酸;硫酸根离子不能确定存在，但根据溶液的电中性可知，溶液中至少含有 K+、Na+离子中 的一种离子。 BC 段是 CO32-与盐酸反应，故 A 错误；溶液中至少含有 K+、Na+离子中的一种离子、反应 后最终溶液中一定铝离子、氯离子、钠离子或钾离子，故 B 错误； 依据图象可知和碳酸根离子反应的盐酸为 2 体积，反应总方程式为:CO32-+2H+=CO2↑+H2O; 氢氧化铝溶解消耗的盐酸体积为 4 体积，反应的离子方程式为:Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O;所 的 以原溶液中含有 CO32-与 Al(OH)3 的物质的量之比为 n(CO32-):n(Al(OH)3)=2× ： =3:4，故 C 正确；根据以上分析可知，原溶液中一定含有的离子是:OH-、SiO32-、 [A1(OH)4]-、CO32-，故 D 错误。 点睛：根据电荷守恒，溶液中阴离子所带负电荷总数一定等于阳离子所带正电荷总数。根据 电荷守恒可计算离子的物质的量。 二、填空题(含 4 个题，共 46 分) 19.短周期元素 A、B、C、D，A 元素的原子最外层电子数是内层电子数的两倍，B 为地壳 中含量最多的元素，C 是原子半径最大的短周期主族元素，C 与 D 形成的离子化合物 CD 是 常用的调味品。填写下列空白： (1)A 的基态原子的电子排布式为_________________； (2)C 元素在周期表中的位置是____________________ (3)B、C 组成的一种化合物与水发生反应生成气体，其化学方程式为：_________________。 (4)如图所示，电解质 a 溶液为含有 CD 的饱和溶液。X 为石墨电极，Y 为铁电极，接通直流 电源。 X 电极的电极反应式为___________________________，电解池总反应的离子方程式为： _____________________________________________。 【答案】(1). 1s22s22p2 (2). 第三周期 IA 族 (3). 2Na2O2+2H2O=4NaOH +O2↑ (4). 2H ＋+2e-=H2↑ (5). 2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH- 【分析】短周期元素 A、B、C、D，A 元素的原子最外层电子数是内层电子数的两倍，最外 层最多含有 8 个电子，则 A 含有 2 个电子层，最外层含有 4 个电子，A 为 C 元素；B 为地 壳中含量最多的元素，则 B 为 O 元素；C 是原子半径最大的短周期主族元素，则 C 为 Na 元素；C 与 D 形成的离子化合物 CD 是常用的调味品，CD 为 NaCl，则 D 为 Cl 元素，据此 解答。 【详解】根据上述分析可知，A 为 C 元素、B 为 O 元素、C 为 Na 元素、D 为 Cl 元素。 (1)A 是 C 元素，C 的原子序数为 6，根据构造原理可知基态 C 原子的电子排布式为 1s22s22p2， 1 2 14 3 × 故答案为：1s22s22p2； (2)C 元素为 Na 元素，钠原子核外有 3 个电子层，最外层有 1 个电子，则 Na 在周期表中的 位置时第三周期 IA 族，故答案为：第三周期 IA 族； (3)B、C 组成的一种化合物与水发生反应放出气体，则该化合物为 Na2O2，过氧化钠与水反 应生成氢氧化钠和氧气，反应的化学方程式为：2Na2O2+2H2O═4NaOH+O2↑，故答案为： 2Na2O2+2H2O═4NaOH+O2↑； (4)电解质 a 溶液为含有 NaCl 的饱和溶液，X 为石墨电极，与电源负极相连，作阴极，阴极 X 电极上发生还原反应，电极反应式为：2H++2e-=H2↑(或 2H2O+2e-=H2↑+2OH-)；电极 Y 为 铁电极，与直流电源正极相连，发生氧化反应，Y 电极的电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，电解 池总反应的离子方程式为：2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-，故答案为：2H++2e-=H2↑； 2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-。 【点睛】本题了元素的推断及元素的位置、结构、性质的相互关系应用，推断元素为解答关 键，注意掌握原子核外电子排布规律、元素周期律内容及电解原理是解答该题基础，试题有 利于提高学生的分析能力及综合应用能力。 20.甲醇是一种优质燃料，在工业上常用 CO 和 H2 合成甲醇，反应方程式为 CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。已知：①CO(g)＋ O2(g)=CO2(g) △H1=-283.0kJ/mol ②H2(g)+ O2(g)=H2O(g) △H2=-241.8kJ/mol ③CH3OH(g)＋ O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H3=-192.2kJ/mol 回答下列问题： (1)计算 CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的反应热△H4=________________。 (2)若在绝热、恒容的密闭容器中充入 1mol CO、2mol H2，发生 CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) 反应，下列示意图正确且能说明反应在进行到 t1 时刻为平衡状态的是________(填选项字母)。 (3)T1℃时，在一个体积为 5L 的恒容容器中充入 1mol CO、2mol H2，经过 5min 达到平衡， CO 的转化率为 0.8，则 5min 内用 H2 表示的反应速率为 v(H2)=__________。T1℃时， CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的平衡常数 K=______________。 1 2 1 2 3 2  (4)为了提高燃料的利用率可以将甲醇设计为燃料电池，写出 KOH 作电解质溶液时，甲醇燃 料电池的负极反应式：_________________________________。 (5)含有甲醇的废水随意排放会造成水污染，可用 ClO2 将其氧化为 CO2，然后再加碱中和即 可。写出处理甲醇酸性废水过程中，ClO2 与甲醇反应的离子方程式： _____________________________________________。 【 答 案 】 (1). -574.4 kJ/mol (2). d (3). 0.064mol/(L·min) (4). 625 (5). CH3OH+8OH–-6e–=CO32-+6H2O (6). 5CH3OH+6ClO2=6Cl-+5CO2+6H++7H2O 【分析】(1)结合热化学方程式和盖斯定律计算，计算①+②×2-③得到 CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的热化学方程式； (2)a.图 1 表示 t1 时刻如果达平衡，正反应速率不变； b.平衡常数不变，说明体系的温度不变，而在绝热的体系中； c.一氧化碳与甲醇的物质的量相等； d.一氧化碳的质量分数不变，说明各物质的质量不变，反应达平衡状态； (3)根据反应速率为 v(H2)= ，气体物质的量之比等于气体体积之比，平衡常数随温度变化， K= ； (4)燃料原电池中，燃料失电子发生氧化反应为负极，通入氧气得到电子发生还原反应为正 极，电解池中阴极被保护； (5)根据信息：二氧化氯和甲醇反应，生成 Cl-、CO2 和水，配平方程式即可。 【详解】(1)①CO(g)＋ O2(g)=CO2(g) △H1=-283.0kJ/mol ②H2(g)+ O2(g)=H2O(g) △H2=-241.8kJ/mol ③CH3OH(g)＋ O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H3=-192.2kJ/mol 盖斯定律计算①+②×2-③，整理可得：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H4=-574.4kJ/mol； (2)a.图 1 表示 t1 时刻如果达平衡，正反应速率不变，而不是随时间间改变而减小，a 错误； b.充入 1molCO、2molH2，生成生成物甲醇，放出热量，反应体系 温度升高，K 减小，而 不是增大，b 错误； c.一氧化碳与甲醇的物质的量相等，而不是平衡状态，c 错误； d.随着反应的进行，一氧化碳的质量减小，一氧化碳的质量分数不变，说明各物质的质量不 的 c t   生成物平衡浓度幂次方乘积 反应物平衡浓度幂次方乘积 1 2 1 2 3 2 变，反应达平衡状态，d 正确； 故合理选项是 d； (3)T1℃时，在一个体积为 5L 的恒容容器中充入 1mol CO、2mol H2，经过 5min 达到平衡， CO 的转化率为 0.8，则反应的 CO 的物质的量为 0.8mol，根据方程式中物质转化关系可知， 反应消耗 1.6molH2，同时生成 CH3OH 的物质的量为 0.8mol，则平衡时 CO 的物质的量为 0.2mol，H2 为 0.4mol，CH3OH 为 0.8mol，由于容器的容积为 5L，则平衡时，各种物质的浓 度 c(CO)= 0.04mol/L，c(H2)=0.08mol/L，c(CH3OH)=0.16mol/L。则 5min 内用 H2 表示的反应 速率为 v(H2)= =0.064mol/(L·min)； T1℃时，CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的平衡常数 K= =625； (4)在甲醇燃料原电池中，甲醇失电子发生氧化反应，所以通入燃料甲醇的电极为负极，电 极反应式为：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O； (5)根据信息：二氧化氯和甲醇反应，生成 Cl-、CO2 和水，所以反应方程式为： 6ClO2+5CH3OH=6Cl-+5CO2+6H++7H2O。 【点睛】本题考查盖斯定律的应用、化学平衡状态的判断、化学反应速率和化学平衡常数的 计算及燃料电池反应原理的应用等，掌握化学反应基本原理是本题解答关键，侧重考查学生 的分析能力和对基础知识的综合应用能力。 21.碱式氯化镁(MgOHCl)常用作塑料添加剂，工业上制备方法较多，其中利用氢氧化镁热分 解氯化铵制氨气并得到碱式氯化镁的工艺属于我国首创。某中学科研小组根据该原理设计如 下装置图进行相关实验，装置 C 中 CuO 的质量为 8.0g。 请回答下列问题： (1)装置 A 中发生反应生成碱式氯化镁的化学方程式为：__________________________。 (2)装置 D 中生成沉淀，发生反应的离子方程式为___________________________________。 (3)反应过程中持续通入 N2 的作用有两点：一是：将装置 A 中产生的氨气完全导出，二是： _______________________________________。 c 1.6 5 t 5 mol L min ÷=  2 0.16 0.04 0.08× (4)反应完毕，装置 C 中的氧化铜全部由黑色变为红色，称其质量为 6.8g，且生成的气体可 直接排放到大气中，该反应中转移电子的物质的量为_______mol。 (5)请你设计一个实验方案证明装置 C 中的氧化铜反应完全后得到的红色固体中含有氧化亚 铜。已知：①Cu2O+2H＋=Cu2＋+Cu+H2O ②限选试剂：2 mol·L-1H2SO4 溶液、浓硫酸、2 mol·L-1HNO3 溶液、10 mol·L-1 HNO3 溶液 实验步骤 预期现象和结论 步骤 1：取反应后装置 C 中的少许固体于试管中 步骤 2：______________________________ _____________________ 【答案】(1). Mg(OH)2+NH4Cl=MgOHCl+NH3↑+H2O (2). Al3++3NH3H2O=Al(OH)3 ↓+ 3NH4+ (3). 防止倒吸 (4). 0.15 (5). 向试管中加入 2mol/LH2SO4 溶液 (6). 溶液中出现蓝 色，说明红色固体中含有 Cu2O 【分析】利用氢氧化镁和氯化铵加热分解制氨气并得到碱式氯化镁(MgOHCl)，为了使反应 产生的氨气完全导出并被稀硫酸充分吸收，并还能防止装置 D 中的氯化铝溶液倒吸入装置 C，反应过程中持续通入 N2，氨气极易溶于水，碱石灰吸收水蒸汽，可以用碱石灰来干燥氨 气，氨水可以和氯化铝之间反应生成氢氧化铝，氨气的尾气处理用水吸收； (1)根据题目信息：利用氢氧化镁、氯化铵加热分解制氨气并得到碱式氯化镁(MgOHCl)来书 写化学方程式即可； (2)氨水和氯化铝反应生成氯化铵和氢氧化铝，据此写出发生反应的离子方程式； (3)根据氮气性质稳定实验过程中不与其它物质间产生任何化学反应以及气体压强变化原理 来回答； (4)红色物质为 Cu 或 Cu2O 或二者混合物，固体质量减少质量为减少 氧元素质量，再计算 CuO 中氧元素质量，可以判断红色固体的组成，根据 Cu 元素守恒、红色固体总质量计算组 成物质的量，进而计算转移电子； (5)Cu 能与浓硫酸反应，应用稀 H2SO4 溶液溶解，溶液中出现蓝色，说明红色固体中含有 Cu2O。 【详解】(1)根据题意：利用氢氧化镁、氯化铵混合加热，发生反应制得氨气、碱式氯化镁 (MgOHCl)、H2O，发生的反应为：Mg(OH)2+NH4Cl MgOHCl+NH3↑+H2O； 的 (2)氨水和氯化铝反应生成氯化铵和氢氧化铝，反应的离子方程式为 Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+； (3)由于氨气是极易溶于水的，反应过程中持续通入 N2，可以使反应产生的氨气完全导出并 被水充分吸收，并还能稀释氨气，防止装置 D 中的氯化铝溶液倒吸入装置 C； (4)红色物质为 Cu 或 Cu2O 或二者混合物，固体质量减少质量为减少的氧元素质量，则减少 的氧元素质量为 8g-6.8g=1.2g，而 CuO 中氧元素质量为 8.0g× =1.6g>1.2g，故红色固体为 Cu、Cu2O 混合物，设二者物质的量分别为 xmol、ymol，则：x+2y= ；64x+144y=6.8， 解得 x=0.05，y=0.025，则转移电子为 0.05mol×2+0.025mol×2=0.15mol； (5)Cu 能与浓硫酸反应，Cu2O 能与稀酸反应得到 Cu2+，用稀 H2SO4 溶液溶解，溶液中出现 蓝色，说明红色固体中含有 Cu2O。 【点睛】本题考查物质的制备及性质探究实验，理解各装置作用是本题解答关键，熟练掌握 元素化合物性质，学会利用守恒关系分析。注意(4)中利用氧元素质量变化判断固体组成， 也可以利用 Cu 元素质量确定，(5)中充分利用题目信息进行实验设计。 22.草酸钴可用于指示剂和催化剂的制备。用水钴矿(主要成分为 Co2O3，含少量 Fe2O3、 Al2O3、MnO、MgO、CaO、SiO2 等)制取 CoC2O4·2H2O 工艺流程如下图所示： 已知：①浸出液含有的阳离子主要有 H＋、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等； ②酸性条件下，ClO3-不会氧化 Co2+，ClO3-转化为 Cl-； ③部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的 pH 见下表： 沉淀物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Co(OH)2 Fe(OH)2 Mn(OH)2 完全沉淀的 pH 3.7 5.2 9.2 9.6 9.8 (1)浸出过程中加入 Na2SO3 的主要目的是_______________________________。 (2)向浸出液中加入 NaClO3 的离子反应方程式：_____________________________________。 (3)已知：常温下 NH3·H2O NH4++OH-　Kb=1.8×10-5 16 80 8 80 H2C2O4 H＋+HC2O4-　Ka1=5.4×10-2 HC2O4- H＋+C2O42-　Ka2=5.4×10-5 则该流程中所用(NH4)2C2O4 溶液的 pH____7 (填“>”或“<”或“=”)。 (4)加入(NH4)2C2O4 溶液后析出晶体，再过滤、洗涤，洗涤时可选试剂_____(填字母代号)。 A.蒸馏水 B.自来水 C.饱和的(NH4)2C2O4 溶液 D.稀盐酸 (5)萃取剂对金属离子的萃取率与 pH 的关系如图所示，萃取剂的作用是除去锰离子，其使用 的适宜 pH 范围是_________(填字母代号)。 A.2.0～2.5　　　　 B.3.0～3.5 　　　　C.4.0～4.5 (6)CoC2O4·2H2O 热分解质量变化过程如图所示。其中 600℃以前是隔绝空气加热，600℃以 后是在空气中加热。A、B、C 均为纯净物；C 点所示产物的化学式是_____________。 【 答 案 】(1). 将 Co3+ 还 原 为 Co2+ (2). ClO3-+6Fe2++6H+ =6Fe3++Cl-+3H2O (3). < (4). A (5). B (6). Co2O3 【分析】含钴废料中加入盐酸，可得 CoCl3、FeCl3、AlCl3、MnCl2、MgCl2、CaCl2，信息① 中浸出液含有的阳离子主要有 H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等，则加入的 Na2SO3 将 Co3+、Fe3+还原为 Co2+、Fe2+。工艺流程最终得到草酸钴，加入 NaClO3 将 Fe2+氧化为 Fe3+，加入 Na2CO3 调 pH 至 5.2，可得到 Fe(OH)3、Al(OH)3 沉淀，过滤后所得滤液主要含有 CoCl2、MnCl2、MgCl2、CaCl2，用 NaF 溶液除去钙、镁，过滤后，向滤液中加入萃取剂， 将锰离子萃取，萃取后的余液中主要含有 CoCl2，加入草酸铵溶液得到草酸钴。 (1)Na2SO3 将 Co3+、Fe3+还原为 Co2+、Fe2+； (2)NaClO3 具有氧化性，能将浸出液中的 Fe2+氧化成 Fe3+，自身被还原生成氯离子，同时生 成水； (3)根据草酸的二级电离大于氨水的电离常数以及盐类水解的规律分析； (4) (NH4)2C2O4 为晶体表面的附着液，需要对晶体进行洗涤，洗涤时不能再引入新的杂质离 子，据此分析判断； (5)滤液中加入萃取剂的作用是除去锰离子；pH=2 与 pH=3 时 Co2+的萃取率变化不大，但 pH=3 时 Mn 的萃取率增大很多，而 pH=5 时，Co2+的萃取率比较大，损失严重； (6)由图可知，C 点钴氧化物质量为 8.30g，氧化物中氧元素质量为 8.30g-5.9g=2.40g，据此求 算氧化物中 Co 原子与 O 原子物质的量之比，确定 Co 的氧化物化学式。 【详解】含钴废料中加入盐酸，可得 CoCl3、FeCl3、AlCl3、MnCl2、MgCl2、CaCl2，信息① 中浸出液含有的阳离子主要有 H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等，则加入的 Na2SO3 将 Co3+、Fe3+还原为 Co2+、Fe2+。工艺流程最终得到草酸钴，加入 NaClO3 将 Fe2+氧化为 Fe3+，加入 Na2CO3 调 pH 至 5.2，可得到 Fe(OH)3、Al(OH)3 沉淀，过滤后所得滤液主要含有 CoCl2、MnCl2、MgCl2、CaCl2，用 NaF 溶液除去钙、镁，过滤后，向滤液中加入萃取剂， 将锰离子萃取，萃取后的余液中主要含有 CoCl2，加入草酸铵溶液得到草酸钴。 (1)Na2SO3 具有强的还原性，浸出过程中加入 Na2SO3 的目的是将 Co3+、Fe3+还原为 Co2+、Fe2+； (2)NaClO3 具有氧化性，能将浸出液中的 Fe2+氧化成 Fe3+，自身被还原生成氯离子，同时生 成水，离子反应方程式为 ClO3-+6Fe2++6H+ =6Fe3++Cl-+3H2O； (3)根据盐类水解规律：有弱才水解，谁弱谁水解，谁强显谁性，NH3·H2O NH4++OH-　 Kb=1.8×10-5，H2C2O4 H＋+HC2O4-　Ka1=5.4×10-2 HC2O4- H＋+C2O42-　Ka2=5.4×10-5 所以(NH4)2C2O4 溶液中铵根离子水解大于草酸根离子水解，溶液呈酸性，即 pH<7； (4)为洗涤晶体附着的离子，同时不引入新的杂质离子，过滤获得晶体洗涤时，可直接选用 蒸馏水洗涤，故合理选项是 A； (5)滤液中加入萃取剂的作用是除去 Mn2+；pH=2 与 pH=3 时 Co2+的萃取率变化不大，但 pH=3 时 Mn2+的萃取率增大很多，而 pH=5 时，Co2+的萃取率比较大，损失严重，故 pH=3 时最佳，故合理选项是 B； (6)由图可知，C 点钴氧化物质量为 8.30g，0.1molCo 元素质量为 5.9g，氧化物中氧元素质量 为 8.30g-5.9g=2.40g，则氧化物中 Co 原子与 O 原子物质的量之比为 0.1mol： ≈2： 3，故 C 点所示的 Co 产物化学式为 Co2O3。 2.40 16g / mol g 【点睛】本题考查物质分离和提纯，涉及氧化还原反应、溶度积常数、电离平衡常数的应用、 沉淀与 pH 的关系、盐类水解等知识点，明确实验原理是解本题关键，掌握各种物质的性质， 知道涉及的操作方法及发生的反应，学会分析图象中数值变化规律，题目考查了学生接受信 息、分析问题、解决问题的能力。