(高中段)专题十一微专题11.2元素及其化合物的转化与推断(由“课堂”到“课外”)

Ⅱ.(1)将浓硫酸和浓盐酸混合，浓硫酸溶解时吸水并放出热量，导致 HCl 挥发。 (2)烧杯中出现的白色沉淀显然为 BaSO4 沉淀，说明 HCl 气体挥发逸出时将 H2SO4 带出，与 Ba(NO3)2 发生复分解反应生成 BaSO4。
答案：Ⅰ.(1)Al、Cl AlCl3NH3 (2)AlO2－＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO3－ (3)AlCl3＋Cl－===AlCl4－或 AlCl3＋NH3===AlCl3NH3 Ⅱ.(1)吸水或放热导致 HCl 挥发 (2)HCl 气体会将 H2SO4 带出，与 Ba(NO3)2 作用生成 BaSO4
微专题 11.2 元素及其化合物的转化与推断(由“课堂”到“课外”)
1．(2020·全国卷Ⅱ)某白色固体混合物由 NaCl、KCl、MgSO4、CaCO3 中的 两种组成，进行如下实验：
①混合物溶于水，得到澄清透明溶液；②做焰色反应，通过钴玻璃可观察
到紫色；③向溶液中加碱，产生白色沉淀。根据实验现象可判断其组成为
解析：当 w(H2SO4)大于 63%时，Ni 被腐蚀的速率随 H2SO4 浓度增大而逐渐 降低，说明 Ni 表面生成了致密的氧化膜，阻止了内部的 Ni 被进一步氧化(是 一种钝化现象)；Ni 与硫酸反应较慢，加入稀硝酸可以使 Ni 的氧化速率加快(生 成 NiO 后被稀硫酸溶解生成 NiSO4)，但硝酸过量会使产物中存在 Ni(NO3)2 而导致纯度降低，为此，加入稀硝酸应采用少量多次的操作方法，反应的化 学方程式是 3Ni＋3H2SO4＋2HNO3===3NiSO4＋2NO↑＋4H2O 或 Ni＋H2SO4 ＋2HNO3===NiSO4＋2NO2↑＋2H2O。 答案：随 H2SO4 质量分数增加，Ni 表面逐渐形成致密氧化膜 少量多次 3Ni ＋ 3H2SO4 ＋ 2HNO3===3NiSO4 ＋ 2NO↑ ＋ 4H2O 或 Ni ＋ H2SO4 ＋ 2HNO3===NiSO4＋2NO2↑＋2H2O
Ⅱ.某兴趣小组为验证浓硫酸的性质进行实验，如图。实 验中观察到的现象有：锥形瓶内有白雾，烧杯中出现白色 沉淀。 请回答： (1)将浓硫酸和浓盐酸混合可产生 HCl 气体的原因是____________________。 (2)烧杯中出现白色沉淀的原因是_____________________________________ _________________________________________________________________。
解析：(1)根据 Cl2 与 HgO 的反应为歧化反应，且一种生成物为 Cl2O，可知该 反应的化学方程式为 2Cl2＋HgO===HgCl2＋Cl2O。(2)结合题中信息制备 ClO2 时发生歧化反应，可知反应的化学方程式为 5NaClO2＋4NaHSO4===NaCl＋ 4Na2SO4＋4ClO2↑＋2H2O，即生成 1 mol ClO2 时消耗 1.25 mol NaClO2；溶液 中溢出大量气泡是 NaHCO3 与 NaHSO4 反应产生的 CO2 气体。
则 m(H)＝3.01 g－27 g·mol－1×0.02 mol－35.5 g·mol－1×0.06 mol－14g·mol－1
×0.02 mol＝0.06 g，故 n(H)＝1 0g.·0m6ogl－1＝0.06 mol，N、H、Al、Cl 的原子个数 比为 0.02 mol∶0.06 mol∶0.02 mol∶0.06 mol＝1∶3∶1∶3，故 X 的化学式为 AlCl3NH3。 (2)3.01 g AlCl3NH3 的物质的量为 0.02 mol，加入含 0.06 mol HCl 的盐酸，得到 AlCl3、NH4Cl、HCl 的混合溶液，加入过量浓 NaOH 溶液，加热后得到 NaCl、 NaAlO2、NaOH 的混合溶液。向溶液 B 中通入过量 CO2 得到白色沉淀，发生反 应的离子方程式为 AlO－ 2 ＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO－ 3 。(3)根据①其中一 种反应物的组成元素必须是 X 中除 N、H 外的两种元素，则该反应物为 AlCl3； 根据②反应原理与“HCl＋NH3===NH4Cl”相同，该反应原理是形成配合物，因 此该化合反应可以为 AlCl3＋NH3===AlCl3NH3 或 AlCl3＋Cl－===AlCl－ 4 。
A．KCl、NaCl C．KCl、CaCO3
B．KCl、MgSO4 D．MgSO4、NaCl
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解析：根据实验①混合物溶于水，得到澄清透明溶液，而 CaCO3 难溶于水， 即白色固体中一定不含 CaCO3；根据实验②做焰色反应时焰色呈紫色(透过蓝 色钴玻璃)可确定含有钾元素，即白色固体中含有 KCl；结合实验③向溶液中 加碱产生白色沉淀，可知溶液中含有能与 OH－反应生成白色沉淀的离子，只 能为 Mg2＋，即白色固体的另一成分为 MgSO4。 答案：B
(3)酸性清洁剂的主要成分为 HCl，与 NaClO 溶液发生氧化还原反应生成 Cl2， 即 ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O，故二者不能混用。Cl2 和 NaOH 溶液生 成 NaClO 的反应为 Cl2＋2NaOH===NaClO＋NaCl＋H2O，设反应中消耗 Cl2 和 NaOH 溶液的质量分别为 x kg 和 y kg，依据题意有等量关系 x＋y＝1 000， 7x1＝30%y－180000×1%，解得 x≈203，y≈797。 答案：(1)2Cl2＋HgO===HgCl2＋Cl2O (2)1.25 NaHCO3＋NaHSO4===CO2↑＋Na2SO4＋H2O (3)ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O 203
()
解析：Cl2 与石灰乳反应可制得漂白粉，A 项错误；NaCl＋NH3＋CO2＋ △
H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl,2NaHCO3=====Na2CO3＋CO2↑＋H2O，B 项错 误 ； 由 于 氧 化 性 Cl2>Br2>I2 ， 则 Cl2 ＋ 2NaBr===2NaCl ＋ Br2 ， Br2 ＋ 2NaI===2NaBr＋I2，C 项正确；电解 MgCl2 溶液不能得到单质镁，要得到单 质 Mg，需电解熔融态的 MgCl2，D 项错误。 答案：C
(3)“84 消毒液”的有效成分为 NaClO，不可与酸性清洁剂混用的原因是 __________________________________________________________________ (用离子方程式表示)。工业上是将氯气通入到 30%的 NaOH 溶液中来制备 NaClO 溶液，若 NaClO 溶液中 NaOH 的质量分数为 1%，则生产 1 000 kg 该溶液需消耗氯气的质量为________kg(保留整数)。
请回答： (1)组成 X 的四种元素是 N、H 和___Байду номын сангаас____(填元素符号)，X 的化学式是 ________。 (2)溶液 B 通入过量 CO2 得到白色沉淀 C 的离子方程式是________________。 (3)写出一个化合反应(用化学方程式或离子方程式表示)____________。 要求同时满足：①其中一种反应物的组成元素必须是 X 中除 N、H 外的两种 元素； ②反应原理与“HCl＋NH3===NH4Cl”相同。
5.(2020·全国卷Ⅱ·节选)(1)Cl2O 为淡棕黄色气体，是次氯酸的酸酐，可由新制 的 HgO 和 Cl2 反应来制备，该反应为歧化反应(氧化剂和还原剂为同一种物 质的反应)。上述制备 Cl2O 的化学方程式为_________________________。 (2)ClO2 常温下为黄色气体，易溶于水，其水溶液是一种广谱杀菌剂。一种 有效成分为 NaClO2、NaHSO4、NaHCO3 的“二氧化氯泡腾片”，能快速 溶于水，溢出大量气泡，得到 ClO2 溶液。上述过程中，生成 ClO2 的反应属 于歧化反应，每生成 1 mol ClO2 消耗 NaClO2 的量为________mol；产生“气 泡”的化学方程式为______________________________________________ _______________________________________________________________。
4．(2020·浙江高考)Ⅰ.化合物 X 由四种短周期元素组成，加热 X，可产生使 湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体 Y，Y 为纯净物；取 3.01 g X，用含 HCl 0.060 0 mol 的盐酸完全溶解得溶液 A，将溶液 A 分成 A1 和 A2 两等份，完 成如下实验(白色沉淀 C 可溶于 NaOH 溶液)：
3．(2020·山东高考)以菱镁矿(主要成分为 MgCO3，含少量 SiO2、Fe2O3 和 Al2O3) 为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下：
已知浸出时产生的废渣中有 SiO2、Fe(OH)3 和 Al(OH)3。下列说法错误的
是
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A．浸出镁的反应为 MgO＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2O
解析：Ⅰ.(1)根据产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体 Y，Y 为纯净物，可 推测 Y 为 NH3；根据白色沉淀 C 可溶于 NaOH 溶液，可推测 C 为 Al(OH)3， C 经灼烧得到的白色固体 D 为 Al2O3，n(Al2O3)＝1002.5g1·m0 ogl－1＝0.005 mol；根 据白色沉淀 E 不溶于稀硝酸，可推测 E 为 AgCl，n(AgCl)＝143.85.6g1·mgol－1＝ 0.06 mol。由于 n(HCl)＝0.06 mol，将溶液 A 分为两等份，则每份中由 HCl 提供的 Cl－为 0.03 mol，故 A2 中由 X 提供的 Cl－为 0.03 mol。组成 X 的四种 元素除了 N、H，还有 Al、Cl。3.01 g X 中 n(Al)＝0.005 mol×2×2＝0.02 mol， n(Cl)＝0.03 mol×2＝0.06 mol，n(N)＝n(NH3)＝22.04.2L2·4mLol－1×2＝0.02 mol，
B．浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行
C．流程中可循环使用的物质有 NH3、NH4Cl D．分离 Mg2＋与 Al3＋、Fe3＋是利用了它们氢氧化物 Ksp 的不同
解析：结合流程图可知浸出镁的反应为 MgO＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋ H2O，A 项正确；浸出可以在较高温度下进行，促进 NH4Cl 水解和 NH3 的逸 出，但沉镁时应在低温下进行，以减弱氨水分解，B 项错误；结合流程图可 知浸出得到的 NH3 可转化为氨水，用于沉镁，滤液中含有过量的 NH4Cl，可 用于浸出时的反应液，故该流程中 NH3 和 NH4Cl 可循环使用，C 项正确；本 流程中分离 Mg2＋时，Al3＋、Fe3＋转化为沉淀，是利用了它们氢氧化物的 Ksp 不同，D 项正确。 答案：B
6．(2020·天津高考·节选)95 ℃时，将 Ni 片浸在不同质量分数的硫酸中，经 4 小时腐蚀后的质量损失情况如图所示，当 w(H2SO4)大于 63%时，Ni 被 腐蚀的速率逐渐降低的可能原因为___________________________ ______________________________________________________________。 由于 Ni 与 H2SO4 反应很慢，而与稀硝酸反应很快，工业上选用 H2SO4 和 HNO3 的混酸与 Ni 反应制备 NiSO4。为了提高产物的纯度，在硫酸中 添加 HNO3 的方式为______________(填“一次过量”或“少量多次”)， 此法制备 NiSO4 的化学方程式为__________________________________。
2．(2020·江苏高考)下列选项所示的物质间转化均能实现的是 A．NaCl(aq)―电―解→Cl2(g)石―灰―→水漂白粉(s) B．NaCl(aq) ―Cl―2→g NaHCO3(s)―加―热→Na2CO3(s) C．NaBr(aq)―Cl―2→g Br2(aq)―N―a―Ia―q→ I2(aq) D．Mg(OH)2(s)―H―C―la―q→ MgCl2(aq)―电―解→Mg(s)