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专练4 以框图推断为背景的无机综合应用题
1．A、B、C、D、E、F为中学化学中的常见物质，且物质A由1～2种短周期元素组成，在肯定条件下有如图转化关系，请完成下列问题：
(1)若常温下A为有色气体。
①当F是一种金属单质时，请写出肯定浓度的B溶液和适量F反应生成C与气体E的离子方程式：_______________________________________________
_________________________________________________________________。
②当C为直线形分子时，E具有漂白性，物质F焰色反应呈黄色，则C的电子式为________；D中所含化学键的类型为___________________________ _____________________________________________。
(2)若A为淡黄色固体，D为白色难溶于水的物质，且A和D的相对分子质量相等，请用离子方程式表示F的水溶液呈酸性的缘由：__________________ ______________________________________________________。
(3)若A中一种元素原子的最外层电子数为内层电子总数的，将B和D分别溶于水，所得溶液按恰当比例混合，可得一种不含金属元素的盐溶液，请写出A与H2O反应的化学方程式：_____________________________________；
B转化为C的化学方程式为_________________________________________。
解析 依据物质的特殊物理性质为突破口进行推断，推出各物质，应用化学用语及化学反应原理进行解题。
答案 (1)①Fe＋4H＋＋NO3－===Fe3＋＋NO↑＋2H2O
② 离子键、极性共价键
(2)Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋
(3)Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑
NH3＋5O24NO＋6H2O
2．下图是一些重要工业生产的转化关系(反应条件略去)。
请完成下列问题：
(1)若D是单质，且与A属于同一主族，则：
①反应的化学方程式是_________________________________________。
②D的原子结构示意图是________。
③D单质的一种重要用途是____________________________________。
(2)若B为黄色固体，D为固体化合物，则：
①该反应的化学方程式是_______________________________________。
②生产该工业品的工厂应建在离________较近的地方。
③试验室检验C的方法是__________________________________________。
(3)若B是一种有刺激性气味的气体，则：
①B分子的空间构型为________。
②试验室进行此试验时，常看到有大量白烟产生，产生大量白烟的缘由是_________________________________________________________________。
③化合物C在肯定体积的容器中，在肯定条件下发生反应，测得容器内气体的压强略小于原来的。请写出该反应的化学方程式_____________________ ___________________________________________________。
解析 (1)由题意可知，若D是单质，且与A属于同一主族，那么该反应是单质A＋化合物B―→气态化合物C＋单质D，故其必为C与SiO2之间的反应。(2)单质A＋黄色固体B―→气态化合物C＋固体化合物D，那么A为O2，B为FeS2，该反应是硫酸工业的重要反应，生产硫酸的工厂应建在离硫酸消费中心较近的地方。(3)若B是一种有刺激性气味的气体，那么该反应是氨的催化氧化反应，故化合物C为NO，化合物B为NH3，试验室进行此试验时，常看到有大量白烟产生，说明生成了NH4NO3。肯定体积的容器中的NO在肯定条件下发生反应，测得容器内气体的压强略小于原来的，说明反应前后气体物质的量之比为3∶2，故该反应的化学方程式为：3NO===NO2＋N2O。
答案 (1)①2C＋SiO2Si＋2CO↑
② ③作半导体材料
(2)①4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2 ②消费中心 ③将气体C通入品红溶液中，溶液褪色，将溶液加热，又恢复红色
(3)①三角锥形 ②生成的NO气体被氧气氧化生成NO2，NO2与水反应生成的硝酸与NH3反应生成NH4NO3而产生大量白烟 ③3NO===NO2＋N2O
3．下图是一些常见的单质、化合物之间的转化关系图，有些反应中的部分物质被略去。反应①常被应用于野外焊接钢轨，②是工业上重要的反应之一。
请回答下列问题：
(1)H的电子式是____________，其中含有的化学键类型是________________。
(2)写出反应④的现象：_____________________________________________，
有关反应的化学方程式为__________________________________________。
(3)已知I的燃烧热是－285.8 kJ·mol－1，则1 m3(标准状况)I完全燃烧，恢复至室温时放出的热量是________(计算结果保留3位有效数字)。
(4)25 ℃时，以Pt为电极电解含有少量酚酞的F的饱和溶液，则在________(填“阴”或“阳”)极四周溶液由无色变为红色，若在此极收集到0.2 g气体，则此时溶液的pH是________(假设溶液的体积为2 L且不考虑电解后溶液体积的变化)。
(5)在K溶液中加入与K等物质的量的Na2O2，恰好使K转化为N，写出该反应的离子方程式：_______________________________________________。
解析 依据图示确定①为铝热反应，②为电解饱和食盐水的反应，D能与G反应，则D、G、J和K分别为Fe、Cl2、FeCl3和FeCl2，依据反应④可确定H、I、M、N、B、A分别为NaOH、H2、Fe(OH)2、Fe(OH)3、Fe2O3和Al。(1)NaOH属于离子化合物，含有离子键和共价键。(3)1 m3 H2完全燃烧生成液态水放出的热量为×285.8 kJ·mol－1＝1.28×104 kJ。(4)电解时阳极和阴极反应分别为2Cl－－2e－===Cl2↑和2H＋＋2e－===H2↑，阴极四周OH－浓度上升，溶液将由无色变为红色；收集到0.2 g H2时转移0.2 mol电子，溶液中
c(OH－)＝0.1 mol·L－1，则溶液的pH＝13。(5)Na2O2在溶液中能将Fe(OH)2氧化为Fe(OH)3沉淀，同时生成O2。
答案 (1)Na＋[····H]－ 离子键和共价键(或离子键和极性键)
(2)白色沉淀，快速变为灰绿色，最终变为红褐色
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(3)1.28×104 kJ
(4)阴 13
(5)4Fe2＋＋4Na2O2＋6H2O===4Fe(OH)3↓＋O2↑＋8Na＋
4．Mg及其化合物可以发生如下转化(部分反应物、生成物或水已略去)，已知X、Y、Z为气态单质，B常温下为液态，D的焰色为黄色，C和G混合冒白烟并生成A。
(1)写出下列物质的化学式：A________；Y________。
(2)请用电子式表示B的形成过程：___________________________________。
(3)请用电离或水解平衡解释A＋B＋Mg―→C＋X＋MgCl2的缘由_________________________________________________________________。
(4)将1 mol CO2通入1 L溶质为F的溶液中，充分反应后，再向混合液中逐滴滴加盐酸，所加盐酸的体积与生成的气体的关系如图所示，原F溶液的物质的量浓度为________ mol·L－1。
解析 Mg与A(由C与G混合冒白烟并生成A猜想为铵盐)、B(由无色液体猜想为H2O)反应生成MgCl2和气体单质X、与G反应冒白烟的物质C，应联想Mg与NH4Cl溶液的反应，C为NH3、X为H2。则G为HCl，那么Z是Cl2。C与G生成A、G与Mg(OH)2生成MgCl2，与推断符合。再确定D、E、Y、F：MgCl2→Mg(OH)2必定要加碱，而同时还产生气体单质Y，应推想D是Na2O2、Y是O2，E是NaCl、F是NaOH。(4)前面20 mL不产生气体，后面10 mL气体量达到最大，则溶质是NaOH和Na2CO3，且物质的量之比为1∶1。即1 mol CO2反应生成了1 mol Na2CO3，还剩余1 mol NaOH，所以原溶液中有3 mol NaOH，c(NaOH)＝3 mol·L－1。
答案 (1)NH4Cl O2
(2)2H＋ ―→H×·×·H
(3)NH4Cl水解生成NH3·H2O和HCl，加入镁后，由于镁格外活泼，与水解产生的H＋反应生成H2，使溶液中c(H＋)减小，从而促进了NH4Cl的水解，最终逸出NH3
(4)3
5．右图表示某固态单质A及其化合物之间的转化关系(某些产物和反应条件已略去)。化合物B在常温常压下为气体，B和C的相对分子质量之比为4∶5，化合物D是重要的工业原料。
(1)写出A在加热条件下与H2反应的化学方程式：
_______________________________________________________________；
(2)写出E与A的氢化物反应生成A的化学方程式：
________________________________________________________________；
(3)写出一个由D生成B的化学方程式：
________________________________________________________________；
(4)将5 mL 0.10 mol·L－1的E溶液与10 mL 0.10 mol·L－1的NaOH溶液混合。
①写出反应的离子方程式：_________________________________________；
②反应后溶液的pH________7(填“大于”“小于”或“等于”)，理由是________________________________________________________________；
③加热反应后的溶液，其pH________(填“增大”“不变”或“减小”)，理由是_____________________________________________________________。
解析 常见的固体单质除了金属之外还有B、C、Si、P、S、I2，而能在空气中反应生成气体化合物的只有C、S。由A在加热条件下可与氢气反应，B、C的相对分子质量之比为4∶5，确定A是单质硫，由于SO2和SO3的相对分子质量之比恰好为4∶5，硫酸是重要的工业原料，化合物E应为H2SO3。将5 mL 0.10 mol·L－1的E(H2SO3)溶液与10 mL 0.10 mol·L－1的NaOH溶液混合，两者恰好完全反应，所得溶液为Na2SO3溶液，由于SO32－＋H2OHSO3－＋OH－，所以溶液显碱性。依据水解的特点可知加热溶液可以促进水解。
答案 (1)S＋H2H2S
(2)H2SO3＋2H2S===3S↓＋3H2O
(3)C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O(其他合理答案也可)
(4)①H2SO3＋2OH－===SO32－＋2H2O ②大于 Na2SO3是强碱弱酸盐，水解后溶液呈碱性 ③增大 水解是吸热反应，加热促使SO32－水解程度增大，因而pH增大
6．几种中学化学常见的单质及其化合物相互转化的关系如下图所示：
可供参考的信息有：
①甲、乙、丙、丁为单质，其余为化合物。
②A由X和Y两种元素组成，其原子个数比为1∶2，元素养量之比为7∶8。
③B常温下为无色有刺激性气味的气体，H常温下为无色无味的液体，E常用作红色油漆和涂料。
试依据上述信息回答下列问题：
(1)A的化学式为________。
(2)F与丁单质也可以化合生成G，试写出该反应的离子方程式：_________________________________________________________________。
(3)如图甲所示，将少量F的饱和溶液分别滴加到下列物质中，得到三种分散系①、②、③。
试将①②③填入图乙方框中。
(4)化合物M与H组成元素相同，可以将G氧化为F，且不引入新的离子。试写出M在酸性环境下将G氧化为F的离子方程式：___________________ _____________________________________________________。
(5)已知丙单质与D的浓溶液按物质的量之比为1∶2恰好反应生成B气体的化学转化式为：丙＋D(浓)B↑＋丙的氧化产物＋水，则丙在其氧化产物中的化合价为：________。
解析 先推导A的化学式。由∶＝1∶2知X、Y的相对原子质量之比为7∶4，扩大为14∶8、28∶16、56∶32…可知X为Fe、Y为S、A为FeS2。那么，框图关系为：
(5)丙单质可能为Cu或C，因此其氧化产物中的化合价为＋2价或＋4价。
答案 (1)FeS2
(2)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
(3)
(4)H2O2＋2H＋＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2H2O
(5)＋2价或＋4价
7．A～M为中学化学的常见物质，它们之间的转化关系如图所示，部分生成物和反应条件省略。已知C、D是由元素X、Y、Z中的两种组成的化合物，X、Y、Z的原子序数依次增大，在周期表中X的原子半径最小，Y、Z原子最外层电子数之和为10。D为无色气体且不能燃烧，G为黄绿色单质气体，J、M为金属，I有漂白作用，反应①常用于制作印刷电路板。请回答下列问题：
(1)写出A的化学式：____________。
(2)比较Y与Z的原子半径大小：________>________(填元素符号)。
(3)检验L溶液中金属阳离子的方法是________________________________。
(4)已知F溶于稀硝酸，溶液变成蓝色，放出无色气体。请写出该反应的化学方程式：_________________________________________________________。
解析 本题的“题眼”是“L为棕黄色溶液”推出L中含有Fe3＋；“K为浅绿色溶液”推出K中含有Fe2＋，再依据“G为黄绿色单质气体”推出G为Cl2，故L为FeCl3，K为FeCl2(进而推出J为铁)；依据“反应①常用于制作印刷电路板”知M为Cu，B为CuCl2，E为Cu(OH)2，F为Cu2O。由于Cl2(G)和C生成H，H与Fe(J)生成K(FeCl2)，故H为HCl；又因“I有漂白作用”，所以I为HClO，C为H2O；最终综合分析知D为CO2，A为CuCO3或Cu2(OH)2CO3或Cu(OH)2·CuCO3。
答案 (1)CuCO3[或Cu2(OH)2CO3或Cu(OH)2·CuCO3] (2)C O (3)取少量L溶液于试管，滴加KSCN溶液，如溶液呈血红色，证明溶液含Fe3＋(或其他合理答案均可) (4)3Cu2O＋14HNO3(稀)===6Cu(NO3)2＋2NO↑＋7H2O
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