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专题测试(三) 非金属元素及其化合物
1.[2016·河南中原名校摸底]下列对非金属元素(除稀有气体元素外)的相关判断正确的是( )
①非金属元素都是主族元素 ②单质在反应中都只能作氧化剂 ③氢化物常温下都是气态,所以都叫气态氢化物
④氧化物常温下都可以与水反应生成酸 ⑤非金属元素R所形成的含氧酸盐(MaROb)中的R元素必定呈现正价
⑥氧化物都能与碱反应生成盐和水
A.①⑤ B.①⑤⑥ C.②④⑥ D.③⑤⑥
答案 A
解析 ①非金属元素(除稀有气体元素外)都是主族元素,正确;②H2可在反应中作还原剂,错误;③H2O常温下为液体,错误;④CO、NO、SiO2常温下既不溶于水,也不与水反应,错误;RO中R一定呈现正价,⑤正确,⑥CO、NO都不能与碱反应生成盐和水,错误,故选A项。
2.已知适当条件下+7、+6、+4价锰的化合物都能将浓盐酸氧化成Cl2且自身均被还原为MnCl2。将6.32 g KMnO4粉末加热一段时间后收集到0.112 L气体(标准状况,下同),再将剩余固体与足量的浓盐酸混合后加热,又收集到V L Cl2,下列说法正确的是( )
A.V=2.24
B.参加反应的HCl为0.18 mol
C.生成Cl2时的离子方程式:2MnO+16H++10Cl-2Mn2++8H2O+5Cl2↑
D.6.32 g KMnO4粉末若直接与足量浓盐酸反应可得到2.24 L Cl2
答案 D
解析 6.32 g KMnO4为0.04 mol,因最终锰转化为Mn2+,转化中锰元素共应获得0.2 mol电子,因开始生成的O2为0.005
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mol,氧元素失去的电子为0.02 mol,生成1 mol Cl2需要转移2 mol电子,故还可以生成Cl2(0.2 mol-0.02 mol)/2=0.09 mol,体积为2.016 L,A错误;被氧化的HCl为0.18 mol,还有一部分Cl-以KCl、MnCl2的形式存在,B错误;还有MnO2、K2MnO4两种物质参与反应,C错误;因KMnO4直接与盐酸反应时最终会获得0.2 mol电子,故生成的氯气为0.1 mol,体积为2.24 L,D正确。
3.[2016·北京海淀期中]已知甲、乙、丙三种物质均含有同一种中学常见的元素X,其转化关系如下:
下列说法不正确的是( )
A.若A为硝酸,X为金属元素,则甲与丙反应可生成乙
B.若乙为NaHCO3,则丙一定是CO2
C.若A为NaOH溶液,X为短周期的金属元素,则乙一定为白色沉淀
D.若A为金属单质,乙的水溶液遇KSCN溶液变红,则甲可能为非金属单质
答案 B
解析 A项,若A为硝酸,X为金属元素,则甲为Fe,乙为Fe(NO3)2,丙为Fe(NO3)3,Fe和Fe(NO3)3反应生成Fe(NO3)2;B项,若乙为NaHCO3,则甲为CO2,A为NaOH,丙为Na2CO3;C项,若A为NaOH溶液,X为短周期的金属元素,则甲为铝盐,乙为Al(OH)3,丙为NaAlO2;D项,甲为Cl2,A为Fe时,乙为FeCl3,丙为FeCl2,符合图示转化关系。
4.[2016·合肥质检]下列各组物质中,不能满足下图一步转化关系的选项是( )
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选项
X
Y
Z
A
Mg
MgO
MgCl2
B
H2SO4
SO2
SO3
C
SiO2
H2SiO3
Na2SiO3
D
N2
NH3
NO
答案 C
解析 从转化关系来看,X、Y、Z之间符合X→Y→Z→X,逐项验证。若X为Mg,在加热或燃烧时可以生成MgO,MgO与HCl反应生成MgCl2,电解MgCl2得到Mg,A正确;同理,可以判断B、D正确;C中SiO2不溶于水,不能生成H2SiO3,制备H2SiO3一般用可溶性的硅酸盐与酸反应,C错误。
5.[2017·银川质检]下列有关实验原理或操作正确的是( )
A.用干燥的pH试纸鉴别SO2和Cl2两种气体
B.盐酸滴定氨水时,用甲基橙作指示剂
C.实验室用图1装置制备并收集少量的NO2
D.实验室用图2装置除去H2中混有的少量NH3
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答案 B
解析 检验气体性质时试纸需润湿,否则无法检验,A错误;不能用排水法收集NO2气体,C错误;若U形管中盛装液态干燥剂,将导致气体无法通过,D错误。
6.[2016·哈师大附中模拟]碳与浓硫酸共热产生的气体X和铜与浓硝酸反应产生的气体Y同时通入盛有足量氯化钡溶液的洗气瓶中(如图装置),下列有关说法不正确的是( )
A.洗气瓶中产生的沉淀是碳酸钡
B.在Z导管出来的气体中有二氧化碳
C.洗气瓶中产生的沉淀是硫酸钡
D.在Z导管口有红棕色气体出现
答案 A
解析 碳与浓硫酸共热产生的气体X是CO2和SO2,铜与浓硝酸反应产生的气体Y是NO2。而NO2溶于水生成硝酸和NO,硝酸能氧化SO2生成硫酸,进而生成硫酸钡白色沉淀。在酸性溶液中,不能吸收CO2,所以选项A是错误的,其余选项都是正确的,答案选A。
7.[2016·北京通州摸底]氨气溶于水得到氨水,氯气溶于水得到氯水,下列关于新制的氨水、氯水的描述正确的是( )
A.“两水”都是混合物,溶液中含有的粒子种类、数目相同
B.“两水”中都存在可逆反应的化学平衡和弱电解质的电离平衡
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C.“两水”都有刺激性气味,都能漂白有机色素
D.“两水”放置时间较久后,都会因为相同的原理而变质
答案 B
解析 A项,氨水中的微粒有NH3·H2O、H2O、NH3三种分子和NH、OH-、H+三种离子,氯水中有Cl2、HClO、H2O三种分子和Cl-、ClO-、H+、OH-四种离子,所以微粒的种类、数目均不相同;C项,氨水没有漂白性,不能漂白有机色素;D项,“两水”的变质原因不相同,氨水因挥发而“变质”,而氯水主要因HClO分解而变质。
8.[2017·天津期末]下图是实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置(省略夹持和净化装置)。其中最合理的选项是( )
选项
a中的物质
b中的物质
c中收集的气体
d中的物质
A
浓硫酸
Na2SO3
SO2
NaOH溶液
B
浓氨水
CaO
NH3
H2O
C
浓盐酸
KMnO4
Cl2
H2O
D
浓硝酸
Cu
NO2
浓硫酸
答案 A
解析 A项,SO2可以被NaOH吸收,正确;B项,NH3的密度小于空气,应从短管进入,错误;C项,Cl2不能用水吸收,错误;D项,NO2应用碱液吸收,错误。
9.[2017·大连期末]甲、乙、丙、丁均为中学化学中常见的单质或化合物,它们之间的转化关系如下图所示(部分产物已略去),下列各组物质中不能按图示关系转化的是( )
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答案 C
解析 NaOHNaHCO3Na2CO3,NaOH与少量二氧化碳反应生成Na2CO3,A正确;AlCl3NaAlO2Al(OH)3,AlCl3与少量的氢氧化钠反应生成氢氧化铝,B正确;N2和O2反应生成NO,NO2与N2不发生反应,C错误;FeFe(NO3)3Fe(NO3)2,铁与少量的硝酸反应生成Fe(NO3)2,D正确。
10.在同温同压下用排气法收集NH3、HCl进行喷泉实验(如图),其中图1中的烧瓶内收集满了NH3,图2中的烧瓶HCl气体没有收集满,下列说法错误的是(不考虑溶质的扩散及静止时液面高度的影响)( )
A.溶质的物质的量浓度均为1/Vm mol·L-1
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B.溶质质量分数相同
C.引入喷泉实验的方法可以相同
D.图1、图2中喷泉的颜色分别为蓝色、红色
答案 B
解析 由于实验中得到的溶液的体积与溶解了气体的体积相同,设溶解的气体体积为V L,则气体物质的量为V/Vm mol,气体物质的量浓度为 =1/Vm mol·L-1,A正确;因两种气体的摩尔质量不同,故质量分数不可能相同,B错误;因实验所用装置构造相同,均可采取打开止水夹挤压胶头的方法引发实验,C正确;石蕊遇碱性溶液呈蓝色,遇酸性溶液呈红色,D正确。
11.[2016·湖北月考]甲、乙、丙、丁、戊的相互转化关系如图所示(反应条件略去,箭头表示一步转化)。下列各组物质中,不满足图示转化关系的是( )
甲
乙
丙
戊
①
NH3
O2
NO
H2O
②
Fe
H2O
H2
Fe2O3
③
Al2O3
NaOH溶液
NaAlO2溶液
过量CO2
④
Na2O2
CO2
O2
Na
A.①③ B.②③ C.②④ D.①④
答案 A
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解析 ①4NH3+5O24NO+6H2O,NO和水不反应,不能实现转化,错误;②3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,3H2+Fe2O32Fe+3H2O,能实现转化,正确;③Al2O3+2NaOH===2NaAlO2+H2O,NaAlO2+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+NaHCO3,丙不能转化为甲,不能实现转化,错误;④2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,2Na+O2Na2O2,能实现转化,正确。
12.某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL,平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉,最多能溶解19.2 g(已知硝酸只被还原为NO气体)。向另一份中逐渐加入铁粉,产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示。下列分析不正确的是( )
A.混合酸中HNO3的物质的量浓度为2 mol/L
B.原混合酸中H2SO4的物质的量为0.4 mol
C.OA段产生的是NO,AB段的反应为Fe+2Fe3+===3Fe2+,BC段产生氢气
D.第二份溶液中的最终溶质为FeSO4
答案 B
解析 铜与稀硫酸和稀硝酸的混合溶液反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO===3Cu2++2NO↑+4H2O,最多能溶解19.2 g 铜时,n(NO)=0.2 mol,故100 mL稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中,c
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(HNO3)=2 mol/L,A项正确;因反应共消耗n(H+)=1 mol,原混合酸中H2SO4的物质的量为(1 mol-0.2 mol)/2=0.4 mol,则原混合酸中的H2SO4的物质的量为0.4×2=0.8 mol,B项错误;根据题图,可以得出OA段产生的是NO,随着反应的进行,AB段的反应为Fe+2Fe3+===3Fe2+,加入的铁粉再与H+反应生成H2,即BC段产生H2,C项正确;第二份溶液中最后加入的铁粉过量,生成Fe2+,溶液中阴离子为SO,最终溶质为FeSO4,D项正确。
13.[2017·广州模拟]生产硫酸最古老的方法是以绿矾为原料,在蒸镏釜中煅烧。反应的化学方程式为2FeSO4·7H2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O↑(已知二氧化硫的沸点为-10 ℃,三氧化硫的沸点为44.8 ℃)。用如图所示的装置模拟用绿矾制硫酸的实验,并检验生成的硫酸和二氧化硫,b为干燥的试管,加热装置已略去。下列有关说法正确的是( )
A.若将反应后的三种气体通入BaCl2溶液中,产生的沉淀为BaSO3、BaSO4
B.b中产物用紫色石蕊试液即可检验出其中H+和SO
C.为检验反应的另一种生成物,试管c中应加入的试剂为NaOH溶液
D.b中所得到的硫酸的质量分数为29.5%
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答案 D
解析 二氧化硫与氯化钡溶液不反应,将分解生成的气体通入BaCl2溶液中生成的沉淀只有BaSO4,A错误;根据绿矾分解的方程式,SO3和H2O同时冷凝便得到硫酸,收集在试管b中,用紫色石蕊试液只能检验出H+,B错误;试管c中溶液用来检验SO2气体,故用品红溶液或酸性高锰酸钾溶液,C错误;根据生成SO3与水的物质的量之比,可求得b中生成硫酸的质量分数为29.5%,D正确。
14.[2017·泰安模拟]实验室中一瓶固体M的标签右半部分已被腐蚀,剩余部分只看到“Na2S”字样(如图所示)。已知固体M只可能是Na2S、Na2SO3、Na2SiO3、Na2SO4中的一种。若取少量固体M配成稀溶液进行有关实验,下列说法不正确的是( )
A.只用盐酸一种试剂就可以确定该固体M的成分
B.往溶液中通入二氧化碳,若有白色沉淀生成,则固体M为Na2SiO3
C.常温时用pH试纸检验,若pH=7,则固体M一定是Na2SO4
D.往溶液中加入稀硝酸酸化的BaCl2溶液,若有白色沉淀生成,则固体M为Na2SO4
答案 D
解析 盐酸与Na2S反应生成具有臭鸡蛋气味的H2S,盐酸与Na2SO3反应生成有刺激性气味的SO2气体,盐酸与Na2SiO3反应生成白色胶状沉淀H2SiO3;盐酸与Na2SO4不反应,A项正确。往溶液中通入CO2,由于Na2SiO3+CO2+H2O===H2SiO3↓+Na2CO3
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,且CO2与另外三种物质不反应,故B项正确。Na2S、Na2SO3、Na2SiO3都属于强碱弱酸盐,水溶液呈碱性,Na2SO4为强碱强酸盐,水溶液呈中性,C项正确。加入硝酸酸化的BaCl2溶液,硝酸能把Na2SO3氧化为Na2SO4,Na2SO4与BaCl2反应得到白色沉淀,固体M也可能是Na2SO3,D项错误。
15.[2017·潮阳一中月考]如图所示,试管中盛装的是红棕色气体(可能是混合物),当倒扣在盛有水的水槽中时,试管内水面上升,但不能充满试管,当向试管内鼓入氧气后,可以观察到试管中水柱继续上升,经过多次重复后,试管内完全被水充满,原来试管中盛装的不可能是( )
A.N2与NO2的混和气体
B.O2与NO2的混和气体
C.NO与NO2的混和气体
D.NO2一种气体
答案 A
解析 N2和水不反应且不溶于水,试管内不能完全被水充满,故选A;O2与NO2的混和气体可在溶液中发生反应4NO2+O2+2H2O===4HNO3,试管内能完全被水充满,故B、D不选;NO与NO2的混和气体,当向试管内鼓入氧气后,可在溶液中发生反应4NO+3O2+2H2O===4HNO3,4NO2+O2+2H2O===4HNO3,试管内能完全被水充满,故C不选。
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16.[2016·河北仿真练习]硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。下列关于硫化氢的说法错误的是( )
A.H2S是一种弱电解质
B.可用石灰乳吸收H2S气体
C.根据上图可知FeCl3、CuCl2均能氧化H2S
D.H2S在空气中燃烧可以生成SO2
答案 C
解析 A项,H2S是弱酸,在水溶液中只能部分电离,是一种弱电解质,不符合题意;B项,H2S与Ca(OH)2反应生成CaS和H2O,可用石灰乳吸收H2S气体,不符合题意;C项,由图可知CuCl2与H2S发生复分解反应生成CuS沉淀,符合题意;D项,H2S在空气中燃烧可生成SO2和水,不符合题意。
17.世界环保联盟建议全面禁止使用氯气用于饮用水的消毒,而建议采用高效“绿色”消毒剂二氧化氯。二氧化氯是一种极易爆炸的强氧化性气体,易溶于水、不稳定、呈黄绿色,在生产和使用时必须尽量用稀有气体进行稀释,同时需要避免光照、震动或加热。实验室以电解法制备ClO2的流程如下:
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已知:①NCl3是黄色黏稠状液体或斜方形晶体,极易爆炸,有类似氯气的刺激性气味,自然爆炸点为95 ℃,在热水中易分解,在空气中易挥发,不稳定。
②气体B能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
回答下列问题:
(1)电解时,发生反应的化学方程式为___________________。
实验室制备气体B的化学方程式为___________________。
为保证实验的安全,在电解时需注意的问题是:①控制好生成NCl3的浓度;②________________________。
(2)NCl3与NaClO2(亚氯酸钠)按物质的量之比为1∶6混合,在溶液中恰好反应生成ClO2,该反应的离子方程式为______________。
(3)ClO2很不稳定,需随用随制,产物用水吸收得到ClO2溶液。为测定所得溶液中ClO2的含量,进行了下列实验:
步骤1:准确量取ClO2溶液10 mL,稀释成100 mL试样;
步骤2:量取V1 mL试样加入到锥形瓶中,调节试样的pH≤2.0,加入足量的KI晶体,摇匀,在暗处静置 30 min;
步骤3:以淀粉溶液作指示剂,用c mol/L Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液V2 mL。(已知I2+2S2O===2I-+S4O)
①上述步骤3中滴定终点的现象是______________________;
②根据上述步骤可计算出原ClO2溶液的浓度为________g/L(用含字母的代数式表示)。
答案 (1)NH4Cl+2HCl3H2↑+NCl3 2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O 控制好反应温度
(2)NCl3+6ClO+3H2O===6ClO2↑+NH3↑+3Cl-+3OH-
(3)①最后一滴滴入后,溶液从蓝色变成无色,且30 s内不变色
②135cV2/V1
解析 (1)NCl3
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中氯元素化合价为+1价,根据氧化还原反应中化合价变化规则,电解时必有化合价降低,所以A为氢气,则可写出电解反应的化学方程式;气体B能使湿润的红色石蕊试纸变蓝即为氨气,实验室制氨气一般由氯化铵与氢氧化钙加热生成。由于NCl3自燃爆炸点为95 ℃,在热水中易分解,所以除控制好生成NCl3的浓度外,还要注意控制反应温度。
(2)根据流程NCl3与ClO反应生成NH3、ClO2,可直接根据两物质的得失电子关系进行配平。
(3)①上述步骤3中,滴定前溶液中含碘单质,所以淀粉溶液为蓝色,滴定过程中碘单质逐渐消耗,蓝色逐渐变浅,所以滴定终点的现象是最后一滴滴入后,溶液从蓝色变成无色,且30 s内不变色;由题知,2ClO2~5I2~10S2O,n(S2O)=cV2×10-3 mol,原溶液中n(ClO2)=×= mol,m(ClO2)= g= g,所以原溶液浓度为= g/L。
18.氮化硅可用作高温陶瓷复合材料,在航空航天、汽车发动机、机械等领域有着广泛的应用。由石英砂合成氮化硅粉末的路线如图所示。
其中—NH2中各元素的化合价与NH3相同。
请回答下列问题:
(1)石英砂不能与碱性物质共同存放,以NaOH为例,用化学方程式表示其原因:_____________________。
(2)图示①~⑤的变化中,属于氧化还原反应的是________。
(3)SiCl4在潮湿的空气中剧烈水解,产生白雾,军事工业中用于制造烟雾剂。SiCl4水解的化学方程式为_______________________。
(4)在反应⑤中,3 mol Si(NH2)4在高温下反应可得1 mol 氮化硅和8 mol A气体,则氮化硅的化学式为_______________________。
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(5)高温下,SiCl4与B和C两种气体也能反应生成氮化硅,B和C两种气体在一定条件下化合生成A。写出SiCl4与B和C两种气体反应的化学方程式________________________________。
答案 (1)SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O (2)①②
(3)SiCl4+3H2O===4HCl↑+H2SiO3↓
(4)Si3N4
(5)3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl
解析 (1)石英砂不能与碱性物质共同存放的原因是SiO2与碱性物质可以发生反应。
(2)反应①是石英砂与焦炭发生氧化还原反应,反应②是硅单质与Cl2反应,也是氧化还原反应。
(3)SiCl4水解可以看成Si结合4个OH-生成H4SiO4,H4SiO4不稳定,易失水生成H2SiO3,Cl-结合H+生成HCl。
(4)氮化硅的化学式可通过题目信息,运用质量守恒求得。
(5)结合题给信息,SiCl4与N2、H2反应可得到Si3N4和HCl。
19.实验小组同学看到一则报道:某造纸厂误将槽车中的漂白液(NaCl和NaClO的混合液)倒入盛放饱和KAl(SO4)2溶液的池中,造成中毒事件。该小组同学为探究中毒原因进行了如下实验。
(1)小组同学依据漂白液具有漂白消毒的性质推测,漂白液中ClO-具有氧化性。实验如下:
Ⅰ.用pH试纸检验,漂白液pH>7,饱和KAl(SO4)2溶液pH