1、1第 4 章 材料家族中的元素章末综合检测(四)(时间：60 分钟；满分：100 分)一、选择题(本题包括 9 小题，每小题 5 分，共 45 分)1常温下把铝粉加入下列物质中，能产生氢气的是( )A硫酸钠溶液 B稀硝酸C浓硫酸 D氯化铵溶液解析：选 D。硫酸钠溶液呈中性，与 Al 不反应，A 项不能产生 H2；稀硝酸具有强氧化性，B 项不能产生 H2；常温下铝粉在浓硫酸中钝化，C 项不能产生 H2；D 项中 NH 水解， 4溶液呈酸性，加入铝粉时，Al 与 H 反应产生 H2。2下列有关常见金属及其化合物的说法正确的是( )A向氯化铁溶液中加入还原性铁粉，溶液无明显颜色变化B铁与水蒸气在高温
2、下的反应产物为 Fe2O3和 H2CAlCl 3与过量 NaOH 溶液反应生成Al(OH) 4 ，则 AlCl3与过量 NH3H2O 反应也生成 Al(OH)4D常温下，将 1 mol Cu 投入含 4 mol HNO3的浓硝酸中，金属可完全溶解解析：选 D。向氯化铁溶液中加入还原性铁粉，二者反应生成氯化亚铁，溶液由黄色变为浅绿色，A 选项错误；铁与水蒸气在高温下的反应产物为 Fe3O4和 H2，B 选项错误；氨水是弱碱，AlCl 3与过量氨水反应生成 Al(OH)3，C 选项错误；常温下，铜与浓硝酸反应过程中，浓 HNO3变为稀 HNO3，可继续与 Cu 反应，由题给条件可以判断金属铜完全溶
3、解，D选项正确。3下列除杂方法正确的是( )ASiO 2中含 Al2O3杂质，可以加入足量 NaOH 溶液然后过滤除去BCO 2中含有 CO 杂质，可以通入盛有 CuO 的玻璃管且加热CCO 2中含有 HCl 杂质，可以通过盛有 Na2CO3溶液的洗气瓶DNa 2CO3溶液中含有 Na2SiO3杂质，可以通入足量的 CO2，然后过滤解析：选 B。A 项，SiO 2、Al 2O3均与 NaOH 溶液反应；C 项，应通过盛有饱和 NaHCO3溶液的洗气瓶；D 项，引入了新杂质 NaHCO3。4下列各组物质在不同条件下反应时，能得到不同的产物，且主要是由反应物的浓度不同引起的是( )Fe 和 H2S
4、O4 Cu 和 HNO3NaOH 和 CO2 Al 和 NaOHA BC D2解析：选 A。常温下，铁遇浓硫酸发生钝化，加热条件下，铁与浓硫酸反应生成硫酸铁、二氧化硫和水，铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，正确；铜与浓硝酸反应时生成的还原产物是 NO2，但与稀硝酸反应时生成的还原产物是 NO，正确；将 CO2通入 NaOH溶液中得到不同的产物是由 CO2的用量不同引起的，当 CO2不足量时得到的是碳酸钠，当CO2过量时得到的是碳酸氢钠，错误；Al 与 NaOH 溶液反应生成 NaAl(OH)4，与反应物浓度的大小无关，错误。5下列各组物质依次满足如图所示转化关系的是(图中箭头表示一步转化)(
5、)a b c d Si SiO2 H2SiO3 Na2SiO3 Al AlCl3 NaAl(OH)4 Al(OH)3 Cu CuO Cu(OH)2 CuSO4 Na NaOH Na2CO3 NaHCO3A BC D解析：选 D。根据图中物质转化关系判断。硅与氧气反应生成二氧化硅，但是二氧化硅不能直接与水反应生成硅酸，只能通过硅酸盐与强酸反应生成硅酸，同时硅酸钠也不能直接转化成二氧化硅，错误；铝与盐酸或氯气反应生成氯化铝，氯化铝与过量氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠，四羟基合铝酸钠与足量盐酸反应生成氯化铝，四羟基合铝酸钠溶液中通入过量的二氧化碳生成氢氧化铝，氯化铝与氨水反应生成氢氧化铝，氢氧化
6、铝与盐酸(氢氧化钠溶液)反应生成氯化铝(四羟基合铝酸钠)，正确；铜在空气中加热生成氧化铜，氧化铜不能直接转变成氢氧化铜，错误；钠与水反应生成氢氧化钠，氢氧化钠与少量(过量)二氧化碳反应生成碳酸钠(碳酸氢钠)，碳酸钠与氢氧化钡反应生成氢氧化钠，碳酸钠与足量二氧化碳反应生成碳酸氢钠，碳酸氢钠与氢氧化钠反应(或碳酸氢钠固体加热)得到碳酸钠，碳酸氢钠与足量氢氧化钙反应生成氢氧化钠，正确。6(2019晋豫省际大联考)山西博物院是太原地标性建筑之一。下列相关说法正确的是( )A展柜使用的钢化玻璃，其主要成分只有 SiO2B墙体使用的砖瓦、水泥是硅酸盐制品C陈列的元青花瓷的原料有高岭土Al 2Si2O5(O
7、H)4，也可以表示为 Al2O3SiO2H2OD展示的青铜器上有一层绿色物质，此绿色物质可能是碱式碳酸铜，它不溶于盐酸解析：选 B。钢化玻璃与普通玻璃的成分相同(只是制造的工艺不同)，主要成分是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅，A 项错误；砖瓦和水泥都是硅酸盐制品，B 项正确；高岭土3Al2Si2O5(OH)4应该表示为 Al2O32SiO22H2O，C 项错误；铜绿是碱式碳酸铜，该物质可以与盐酸反应生成氯化铜、二氧化碳和水而溶解，D 项错误。7下列实验“操作和现象”与“结论”的对应关系正确的是( )选项 操作和现象 结论A 常温下将铝片放入浓硝酸中，无明显变化 Al 与浓硝酸不反应B向 0.1 mo
8、lL1 Na2CO3溶液中滴加 2 滴酚酞溶液，溶液呈浅红色，微热，红色加深盐类水解是吸热反应C向 FeCl3溶液中加入足量的铜粉，充分反应后，静置，取上层清液滴加几滴 KSCN 溶液，溶液不变红色氧化性：Cu 2 Fe3D将两极铁丝分别伸入硫酸铜溶液和硝酸银溶液中，两根铁丝上均有固体附着金属活动性顺序为 FeCuAg解析：选 B。常温下，铝遇浓硝酸会发生钝化，A 项错误；Na 2CO3为强碱弱酸盐，加热会促进其水解，溶液碱性增强，B 项正确；由反应 2Fe3 Cu= =2Fe2 Cu 2 知，氧化性：Fe3 Cu2 ，C 项错误；将两根铁丝分别伸入硫酸铜和硝酸银溶液中，两根铁丝上均有固体附着
9、，只能证明金属的活动性 FeCu，FeAg，D 项错误。8(2019最新调研)将一定质量的镁铝混合物投入 200 mL 硫酸中，固体全部溶解后，向所得溶液中加入 5 mol/L 的 NaOH 溶液，生成沉淀的物质的量 n 与加入 NaOH 溶液的体积V 的变化如图所示。则下列说法不正确的是( )A镁和铝的总质量为 9 gB最初 20 mL NaOH 溶液用于中和过量的硫酸C硫酸的物质的量浓度为 2.5 mol/LD生成的氢气在标准状况下的体积为 11.2 L解析：选 D。由图像知， nMg(OH)20.15 mol， nAl(OH)30.35 mol0.15 mol0.2 mol，则 m(Mg
10、) 0.15 mol24 g/mol3.6 g， m(Al)0.2 mol27 g/mol5.4 g，所以镁和铝的总质量为 9 g；由图像知，最初 20 mL NaOH 溶液用于中和过量的硫酸；当沉淀达到最大值时，溶液中的溶质只有 Na2SO4，则有 n(Na )2 n(SO )，24即 n(NaOH)2 n(H2SO4)，所以，硫酸的物质的量浓度为 2.5 5 mol/L0.2 L20.2 Lmol/L；0.15 mol 的 Mg 生成的氢气在标准状况下的体积为 3.36 L，0.2 mol 的 Al 生成的氢气在标准状况下的体积为 6.72 L，所以镁和铝混合物生成的氢气在标准状况下的体积
11、为410.08 L。9(2019试题调研)在一定条件下，向 Al2O3和过量 C 粉的混合物中通入氯气，可制得易水解的 AlCl3，实验装置如图所示。下列说法不正确的是( )A装置 c 中盛装的是浓硫酸B实验时应先点燃装置 d 处酒精灯，再点燃装置 a 处酒精灯C此反应中的尾气，除氯气外都可直接排放到大气中D该装置不完善，其中应改进的一项是在装置 d、e 之间添加一个干燥装置解析：选 C。装置 a 制取 Cl2，装置 b 除去 Cl2中的 HCl，装置 c 干燥 Cl2，装置 d 制备AlCl3，装置 e 处理尾气。装置 c 中盛装的是浓硫酸，用来干燥 Cl2，A 正确；实验时应先点燃装置 d
12、 处酒精灯，再点燃装置 a 处酒精灯，可以充分利用 Cl2，B 正确；此反应中的尾气，除 Cl2外还有 CO 等，不能直接排放到大气中，C 错误；为防止装置 e 中的水蒸气进入装置 d，应在装置 d、e 之间添加一个干燥装置，D 正确。二、非选择题(本题包括 4 小题，共 55 分)10(10 分)某厂的酸性工业废水中含有一定量的 Fe3 、Cu 2 、Au 3 等离子。有人设计了图中的工艺流程，利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑，从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜。填写下面空白：(1)图中标号处需加入的相应物质分别是_、_、_、_、_。(2)写出处发生反应的离子方程式：_；写出处发
13、生反应的化学方程式：_。(3)铁红的化学式为_；分别写出铁红和氧化铜在工业上的一种主要用途：铁红_；氧化铜_。解析：(1)本实验的目的是用废铁屑、常用的酸和碱，从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜。因废水中含有 Fe3 、Cu 2 、Au 3 ，所以首先加入废铁屑将 Cu 和 Au 都置换出来。Cu 和 Au 的分离可以利用 Cu 与稀硝酸能反应而 Au 不能将其分离，Cu 2 和 Fe2 分别加入碱使其转化为沉淀，灼烧分别生成它们的氧化物。5(2)由于废水显酸性，又含有 Cu2 、Au 3 、Fe 3 ，因此加入铁屑发生反应的离子方程式为Fe2H =H2Fe 2 、Fe Cu2 =Cu
14、Fe 2 、3Fe2Au 3 =2Au3Fe 2 、2Fe 3 Fe= =3Fe2 。(3)铁红的化学式为 Fe2O3，铁红常用作红色颜料，氧化铜常用作制铜盐的原料。答案：(1)废铁屑 稀硫酸(或稀盐酸) 稀硝酸氢氧化钠 氢氧化钠(2)Fe2H =Fe2 H 2，2Fe 3 Fe= =3Fe2 ，Cu2 Fe= =CuFe 2 ，2Au 3 3Fe= =2Au3Fe 23Cu8HNO 3(稀)= =3Cu(NO3)22NO4H 2O(3)Fe2O3 用作红色颜料 用作制铜盐的原料11(15 分)(2017高考全国卷)重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为 FeOCr
15、2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：回答下列问题：(1)步骤的主要反应为 FeOCr2O3Na 2CO3NaNO 3 Na2CrO4Fe 2O3CO 2NaNO 2 高 温 上述反应配平后 FeOCr2O3与 NaNO3的系数比为_。该步骤不能使用陶瓷容器，原因是_。(2)滤渣 1 中含量最多的金属元素是_，滤渣 2 的主要成分是_及含硅杂质。(3)步骤调滤液 2 的 pH 使之变_(填“大”或“小”)，原因是_ (用离子方程式表示)。(4)有关物质的溶解度如图所示。向“滤液 3”中加入适量 KCl，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到 K2Cr2O7固体。冷却到_(填标号)得到的 K2Cr
16、2O7固体产品最多。6a80 b60 c40 d10 步骤的反应类型是_。(5)某工厂用 m1 kg 铬铁矿粉(含 Cr2O3 40%)制备 K2Cr2O7，最终得到产品 m2 kg，产率为_。解析：(1)1 mol FeOCr2O3参与反应共失去 7 mol 电子，而 1 mol NaNO3参与反应得到 2 mol 电子，根据得失电子守恒，二者的系数比为 27 。由于高温下碳酸钠能与陶瓷中的二氧化硅发生反应，所以该步骤不能使用陶瓷容器。(2)步骤中生成的氧化铁因不溶于水而进入滤渣 1，所以滤渣 1 中含量最多的金属元素是 Fe。结合流程图可知，滤渣 2 的主要成分是氢氧化铝及含硅杂质。(3)
17、滤液 2 中存在平衡：2CrO 2H Cr 2O H 2O，24 27氢离子浓度越大(pH 越小)，越有利于平衡正向移动，所以步骤应调节滤液 2 的 pH 使之变小。(4)根据题图，可知温度越低，K 2Cr2O7的溶解度越小，析出的重铬酸钾固体越多，故 d 项正确。步骤中发生的反应为 Na2Cr2O72KCl= =K2Cr2O72NaCl，其属于复分解反应。(5)该铬铁矿粉中 Cr2O3的物质的量为 ，根据 Cr 元素守恒可求m1103 g40%152 gmol 1得 K2Cr2O7的理论质量 m0 294 gmol1 103 kgg1 m1103 g40%152 gmol 1 147m119
18、0kg，所以产品的产率为 100% 100%。m2m0 190m2147m1答案：(1)27 陶瓷在高温下会与 Na2CO3反应(2)Fe Al(OH) 3(3)小 2CrO 2H Cr 2O H 2O24 27(4)d 复分解反应(5) 100%190m2147m112(14 分)一些常见的单质、化合物有如图所示的转化关系(有些反应的条件和部分物质未全部列出)。已知在常温常压下，F 为红棕色气体；L 为白色不溶于水的固体，它既能与盐酸反应又能与氢氧化钠反应；K 为红褐色难溶物，A、H 为生活中常见的两种金属；D 为非金属气态单质。(1)B 物质的化学式：_，D 的名称：_。(2)写出 JHI
19、 的离子方程式：_。(3)FG 的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为_，写出该反应的化学7方程式：_。(4)铜与 G 的浓溶液反应过程中可能发生反应的离子方程式为_。(5)M 放置在空气中颜色的变化为_，写出其发生变化的化学方程式：_。(6)H 的最高价氧化物可与 A 发生反应，其反应方程式为_。(7)写出检验 I 溶液中阳离子的实验方法：_。B、C、L 均是含有同一元素的化合物，用离子方程式写出以 B 为主要原料制备 L 的可行方法：_。解析：常温常压下，F 为红棕色气体，则 F 为 NO2，非金属气态单质 D 与氧气反应得到E、E 与氧气反应得到 NO2，可推知 D 为 N2，E 为
20、NO，F 与水反应生成的 G 为 HNO3，金属 H与硝酸反应生成 J，J 与 H 反应生成 I，而 I 又能与硝酸反应生成 J，则 H 为变价金属，故H 为 Fe，J 为 Fe(NO3)3，I 为 Fe(NO3)2，M 为 Fe(OH)2。L 为白色不溶于水的固体，它既能与盐酸反应又能与氢氧化钠反应，则 L 为两性物质，含有 Al 元素，由转化关系可知金属 A为 Al，B 为 AlCl3，C 为 NaAl(OH)4，NaAl(OH) 4与 Fe(NO3)3发生相互促进水解反应得到L 与 K，故 L 为 Al(OH)3，K 为 Fe(OH)3。(2)Fe(NO 3)3与 Fe 反应的离子方程式
21、为2Fe3 Fe= =3Fe2 。(3)FG 的反应为 3NO2H 2O=2HNO3NO，该反应中氧化剂、还原剂均为 NO2，HNO 3为氧化产物，NO 为还原产物，故氧化剂与还原剂的物质的量之比为12。(4)铜与浓硝酸发生反应：Cu4H 2NO =Cu2 2NO 22H 2O，随着反应进行， 3浓硝酸逐渐变成稀硝酸，此时发生反应：3Cu8H 2NO =3Cu2 2NO4H 2O。(5) 3Fe(OH)2白色沉淀暴露在空气中会迅速被 O2氧化为灰绿色，最终变为红褐色的 Fe(OH)3，发生变化的化学方程式为 4Fe(OH)2O 22H 2O=4Fe(OH)3。(6)H 的最高价氧化物为氧化铁，
22、可与 Al 发生置换反应，其反应方程式为 Fe2O32Al 2FeAl 2O3。(7)可通= = = = =高 温 过向 AlCl3溶液中滴加 NH3H2O 来制备 Al(OH)3，反应的离子方程式为Al3 3NH 3H2O=Al(OH)3 3NH 。 4答案：(1)AlCl 3 氮气 (2)2Fe 3 Fe= =3Fe2(3)12 3NO 2H 2O=2HNO3NO(4)Cu4H 2NO =Cu2 2NO 22H 2O、3Cu8H 2NO =3Cu2 2NO4H 2O 3 3(5)白色灰绿色红褐色 4Fe(OH) 2O 22H 2O=4Fe(OH)3(6)Fe2O32Al 2FeAl 2O3
23、= = = = =高 温 (7)取少量 I 溶液于试管中，加入少量铁氰化钾溶液，若出现蓝色沉淀，证明有Fe2 (或取少量待测液于试管中，先加入 KSCN 溶液无现象，再加入新制氯水，溶液变为血8红色，则证明有 Fe2 ) Al 3 3NH 3H2O=Al(OH)33NH 413(16 分)(2019安徽师大附中段考)用铝土矿(含 30%SiO2、40.8%Al 2O3和少量Fe2O3等)制取铝硅合金材料有湿法、干法等方法，其中干法制备的工艺流程如下：(1)若湿法处理铝土矿，用强酸浸取时，所得溶液中阳离子有_。(2)焙烧除铁的反应化学方程式为 4(NH4)2SO4Fe 2O3 2NH4Fe(SO
24、4)= = = = = 23H 2O6NH 3(Al 2O3部分发生类似反应)。氧化物转化为硫酸盐的转化率与温度的关系如图，最适宜的焙烧温度为_。(3)操作包括加水溶解、_。(4)用焦炭还原 SiO2、Al 2O3会产生中间产物 SiC、Al 4C3。写出高温下 Al4C3与 Al2O3反应生成铝单质的化学方程式：_。(5)铝硅合金材料中若含铁，会影响其抗腐蚀性，原因是_。(6)不计损失，投入 1 t 铝土矿，当加入 54 kg 纯铝后，铝硅合金中m n_。解析：铝土矿加(NH 4)2SO4焙烧除铁，Fe 2O3转化为 NH4Fe(SO4)2，同时生成氨，加水溶解、过滤，滤渣为 SiO2和 A
25、l2O3，用焦炭在高温条件下还原 SiO2、Al 2O3得到铝硅熔体，再加纯铝搅拌，得到铝硅合金。(1)铝土矿中的氧化铝和氧化铁能溶于强酸生成 Al3 、Fe 3 ，另外还有剩余的 H ，所以溶液中的阳离子有 Al3 、Fe 3 、H 。(2)焙烧除铁时尽可能使氧化铁的转化率升高，并使氧化铝的转化率降低，由图可知在300 时，氧化铁转化为硫酸盐的转化率很高，而氧化铝转化为硫酸盐的转化率最低，所以最适宜的焙烧温度为 300 。(3)由流程分析可知，操作包括加水溶解、过滤。(4)在高温条件下，Al 4C3与 Al2O3反应生成 Al 和 CO，其反应的化学方程式为Al4C3Al 2O3 6Al3C
26、O。= = = = =高 温 9(5)Al、Fe 形成原电池，Al 的活泼性比 Fe 强，做负极，被腐蚀，所以铝硅合金材料中若含铁，容易发生电化学腐蚀。(6)已知铝土矿中含 30%SiO2、40.8%Al 2O3，不考虑损失，投入 1 t 铝土矿，加入 54 kg纯铝，则得到的铝硅合金中 Al 元素的总质量为 1 000 kg40.8% 54 kg270 54102kg，Si 元素的总质量为 1 000 kg30% 140 kg，则铝硅合金中2860m n 21。27027 14028答案：(1)Al 3 、Fe 3 、H (2)300 (3)过滤(4)Al4C3Al 2O3 6Al3CO= = = = =高 温 (5)铁与铝形成原电池，加快了铝的腐蚀(6)21
