2022届高考化学(人教版)一轮总复习专题强化训练(4)元素化合物之间的相互转化.docx

专题强化训练(四)
元素化合物之间的相互转化
(45分钟　100分)
一、选择题(本题包括7小题，每题6分，共42分)
1.(2021·济宁模拟)由短周期元素组成的中学常见的无机物A、B、C、D、E、X存在如图转化关系(部分生成物和反应条件略去)。

下列推断不正确的是(　　)
A.若X是Na2CO3，C为含极性键的非极性分子，则A确定是氯气，且D和E不反应
B.若A是单质，B和D的反应是OH-+HCH2O+C，则E确定能还原Fe2O3
C.若D为CO，C能和E反应，则A确定为Na2O2，其电子式是Na+]2-Na+
D.若D为白色沉淀，与A摩尔质量相等，则X确定是铝盐
【解析】选A。A项，当A为NO2时，3NO2+H2O2HNO3+NO，HNO3与Na2CO3反应产生CO2，CO2+Na2CO3+H2O2NaHCO3，也符合框图；B项，由B和D的反应可知，B为强碱，则A为Na等格外活泼的金属，E为H2，X为CO2；C项，此时B为O2，X为C，C为CO2，CO2可与E(NaOH)反应；D项，短周期元素形成的白色沉淀有Mg(OH)2、Al(OH)3，且A与D的摩尔质量相等，则由Al(OH)3的摩尔质量为78 g·mol-1，推知A为Na2O2，B为NaOH，X为铝盐：4OH-+Al3+Al+2H2O，Al3++3Al+6H2O 4Al(OH)3↓。
2.以下物质间的每步转化，不能通过一步反应实现的是(　　)
A.S→SO3→H2SO4
B.Al(OH)3→Al2O3→Al
C.Cu→CuCl2→Cu(OH)2
D.Na→Na2O2→NaOH
【解析】选A。S与O2不能一步反应得到SO3；Al(OH)3高温分解得Al2O3，Al2O3电解可得Al；Cu与Cl2化合得CuCl2，CuCl2与NaOH反应可得Cu(OH)2；Na与O2加热可得Na2O2，Na2O2与H2O反应得NaOH。
【加固训练】物质间纷繁简洁的转化关系是化学的魅力所在，下列选项中物质的转化在确定条件下不能实现的是(　　)
选项
转化关系
A
SiSiO2Si
B
NO2HNO3NO2
C
FeFeCl3Fe
D
SSO2S
【解析】选C。不管氯气是否过量，铁与氯气反应只能生成FeCl3，Cu与Fe3+反应只能生成Cu2+和Fe2+，不能生成Fe，C项符合题意。
3.(2021·聊城模拟)下列物质间的转化在给定条件下能一步实现的是(　　)
①NH3NO2HNO3
②SiO2Na2SiO3H2SiO3
③Mg(OH)2MgCl2(aq)Mg
④NaNa2O2Na2CO3
A.②④　　　 B.③④　 　　C.①④　　 　D.①②③
【解析】选A。氨的催化氧化为4NH3+5O24NO+6H2O，一步只能生成NO，①错；SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O，Na2SiO3+2HClH2SiO3↓+2NaCl，②正确；电解MgCl2溶液不能得到金属镁，电解熔融的MgCl2才能得到金属镁，③错；2Na+O2Na2O2，2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2，④正确。
【加固训练】X为短周期元素组成的单质，有下列转化关系：XXnOm盐，下列相关叙述正确的是(　　)
A.①②确定都是氧化还原反应 B.①②都不是氧化还原反应
C.XnOm确定是酸性氧化物 D.XnOm是金属氧化物或非金属氧化物
【解析】选D。X可以是金属(如铝)，也可以是非金属(如碳、硅等)，反应①是氧化还原反应，XnOm可以是金属氧化物(Al2O3)，也可以是非金属氧化物(CO2、SiO2等)，反应②不是氧化还原反应，Al2O3是两性氧化物。
4.(2021·成都模拟)下列关系图中，A是一种正盐，B是气态氢化物，C是单质，F是强酸。当X无论是强酸还是强碱时都有如下转化关系(其他产物及反应所需条件均已略去)，当X是强碱时，过量B跟氯气反应除生成C外，另一产物是盐酸盐。
ABCDEF
下列说法不正确的是(　　)
A.当X是强酸时，ABCDEF均含同一种元素，F是硫酸
B.当X是强碱时，ABCDEF均含同一种元素，F是硝酸
C.B和Cl2的反应是氧化还原反应
D.当X是强酸时，C常温下是气态单质
【解析】选D。满足题目中的转化关系的有：
(NH4)2SNH3N2NONO2HNO3，
(NH4)2SH2SSSO2SO3H2SO4，
其中B(NH3或H2S)与Cl2的反应确定是氧化还原反应，C正确；当X为强酸时，C为固体单质硫，D错误。
【方法规律】经氧化反应能发生两次转化的有
CCOCO2H2CO3，
H2S(S、FeS2)SO2SO3H2SO4，
N2(NH3)NONO2HNO3，
NaNa2ONa2O2NaOH，
RCH2OHRCHORCOOH。
5.(2021·漳州模拟)下表各物质中，A、B、C、D、E均含有同一种短周期元素，其中A是单质，B常温下是气态氢化物，C、D是氧化物，E是D和水反应的产物，则各物质之间通过一步反应就能实现表中所示转化的是(　　)
物质编号
物质转化关系
A
D
E
①

Si
SiO2
Na2SiO3
②
S
SO3
H2SO4
③
Na
Na2O2
NaOH
④
N2
NO2
HNO3
A.②③ B.②④ C.①③④ D.①②③④
【解析】选B。②中A为S，B为H2S，C为SO2，D为SO3，E为H2SO4，各物质间可以通过一步完成；④中A为N2，B为NH3，C为NO，D为NO2，E为HNO3，各物质间可以通过一步完成。
6.(2021·唐山模拟)下列各组物质中，满足下图物质一步转化关系的选项是
(　　)

X
Y
Z
A
Na
NaOH
NaHCO3
B
Cu
CuSO4
Cu(OH)2
C
C
CO
CO2
D
Si
SiO2
H2SiO3

【解析】选C。A项，碳酸氢钠无法直接生成单质钠，错误；B项，氢氧化铜无法直接生成单质铜，错误；D项，二氧化硅不能直接生成硅酸，硅酸也无法直接生成单质硅，错误。
7.X、Y、Z、W是中学化学常见的四种物质，它们之间具有如图所示转化关系，下列组合不行能的是(　　)

X
Y
Z
W
A
C
CO
CO2
O2
B
Na
Na2O
Na2O2
O2
C
AlCl3
Al(OH)3
NaAlO2
NaOH
D
Fe
FeCl2
FeCl3
Cl2
【解析】选D。A中C在O2中不完全燃烧生成CO，完全燃烧生成CO2，CO与O2反应生成CO2；B中Na与O2常温下生成Na2O，点燃或加热时生成Na2O2，Na2O与O2反应生成Na2O2；C中AlCl3与少量NaOH反应生成Al(OH)3沉淀，与过量NaOH反应生成NaAlO2，Al(OH)3也可与NaOH反应生成NaAlO2；D中铁在氯气中燃烧只能生成氯化铁，不行能生成氯化亚铁。
二、非选择题(本题包括4小题，共58分)
8.(14分)(2021·长沙模拟)已知X、Y、Z为单质，其他为化合物。其中Y为气体，G溶液呈黄色，E是不溶于水的酸性氧化物，能与氢氟酸反应，它们之间存在如图所示的转化关系(部分产物已略去)。

请回答下列问题：
(1)写出物质E的一种用途：___________________________________。

(2)写出A和D的稀溶液反应生成G的离子方程式：
__________________________________________________________。
(3)向含4 mol D的稀溶液中，渐渐加入X粉末至确定量。假设D完全反应且生成的气体只有一种，则反应的X的物质的量范围为________mol。
【解析】E是不溶于水的酸性氧化物，能与氢氟酸反应，故E为SiO2；再结合图中信息，可知X、Y、A、D、G、M、R分别是Fe、O2、Fe3O4、HNO3、Fe(NO3)3、Na2SiO3、H2SiO3。
(2)稀硝酸具有强氧化性，溶解Fe3O4时将Fe2+氧化为Fe3+。反应的离子方程式为3Fe3O4+28H++N9Fe3++NO↑+14H2O。
(3)若生成Fe3+，反应的化学方程式为Fe+4HNO3Fe(NO3)3+NO↑+2H2O，消耗1 mol铁；若生成Fe2+，反应的化学方程式为3Fe+8HNO33Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O，消耗1.5 mol铁。
答案：(1)制光导纤维、玻璃等
(2)3Fe3O4+28H++N9Fe3++NO↑+14H2O
(3)1～1.5
9.(14分)(2021·沧州模拟)A、B、C、X均为常见的纯洁物，它们之间有如下转化关系(副产品已略去)。
ABC
试回答：
(1)若X是强氧化性单质，则A不行能是______。
a.S　　　 b.N2　　　 c.Na　　　 d.Mg　　　 e.Al
(2)若X是金属单质，向C的水溶液中滴入AgNO3溶液，产生不溶于稀硝酸的白色沉淀，检验此C溶液中金属元素价态的操作方法是_______________________，
则B的化学式为________________。
(3)若A、B、C为含某金属元素的无机化合物，X为强电解质，A溶液与C溶液反应生成B，B为两性化合物，则X的化学式可能为________或__________(写出不同类物质)，反应①的离子方程式为_______________________(任写一条)。
【解析】(1)若X是强氧化性单质，由转化关系可知，A、B、C中含有的相同元素必需是变价元素。a.S和氧气反应生成二氧化硫，二氧化硫和氧气反应生成三氧化硫，符合转化关系；b.N2和氧气反应生成一氧化氮，一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，符合转化关系；c.Na和氧气反应生成氧化钠，氧化钠和氧气反应生成过氧化钠，符合转化关系；d.Mg和氧气反应生成氧化镁，氧化镁和氧气不反应，不符合转化关系；e.Al和氧气反应生成氧化铝，氧化铝和氧气不反应，不符合转化关系。
(2)向C的水溶液中滴入AgNO3溶液，产生不溶于稀硝酸的白色沉淀，则C中含有氯离子，若X是一种金属单质，由转化关系可知X为变价金属铁，A为强氧化性物质，依据元素守恒知，A是氯气，B是氯化铁，C是氯化亚铁；Fe2+和硫氰化钾溶液混合无明显现象，Fe3+和硫氰化钾溶液混合后溶液呈红色，此现象是Fe3+的特征反应，所以检验是否含有Fe3+的方法是向溶液中滴加少量KSCN溶液，无明显现象，通入少量Cl2，溶液呈红色。
(3)若A、B、C为含某金属元素的无机化合物，X为强电解质，由转化关系且A+X→B，考虑Al的化合物的相互转化：若X是一种强碱，A为铝盐，则B为Al(OH)3，C为偏铝酸盐；若X是一种强酸，A为偏铝酸盐，则B为Al(OH)3，C为铝盐。通过以上分析知，B是Al(OH)3，X是HCl或NaOH，反应①为偏铝酸盐和酸反应生成氢氧化铝沉淀或铝盐和碱反应生成氢氧化铝沉淀，离子方程式分别为Al+H++H2OAl(OH)3↓或Al3++3OH-Al(OH)3↓。
答案：(1)d、e
(2)向溶液中滴加少量KSCN溶液，无明显现象，通入少量Cl2，溶液呈红色　FeCl3
(3)HCl　NaOH　Al+H++H2OAl(OH)3↓[或Al3++3OH-Al(OH)3↓]
10.(16分)硅孔雀石是一种含铜的矿石，含铜形态为
CuCO3·Cu(OH)2和CuSiO3·2H2O，同时含有SiO2、FeCO3、Fe2O3、Al2O3等杂质。以硅孔雀石为原料直接制取硫酸铜产品的工艺流程如下图：

请回答下列问题：
(1)写出步骤①中在矿粉中加入30%稀硫酸时，CuSiO3·2H2O发生反应的化学方程式：________________________________________________。
(2)步骤①中加入双氧水的作用是__________________________________(用离子方程式表示)。
(3)步骤②中调整溶液pH约为4，可以达到除去Fe3+而不损失CuSO4的目的，调整溶液pH可选用的最佳试剂是_________。
A.Fe(OH)3　　　　　　　　 B.NH3·H2O
C.CuO D.NaOH
(4)已知常温下，Ksp[Al(OH)3]=3.210-34，测得滤液A中Al3+的浓度为110-2mol·L-1，则在滤渣B中________(填“有”或“没有”)Al(OH)3。
(5)为充分利用母液，某同学设计两种方案回收铜。
甲方案：

乙方案：按如图所示装置进行电解
乙方案中，铜将在________(填“A”或“B”)极析出，为保持乙方案中电流恒定，B极应当使用__________(填“铁”或“石墨”)作电极材料。该方案和甲方案相比较，最大的缺点是_________________________________________________。
【解析】(1)CuSiO3·2H2O+H2SO4CuSO4+H2SiO3+2H2O。
(2)观看矿粉中成分，能够与双氧水反应的只有二价铁离子，加入双氧水的目的就是把二价铁离子氧化成三价铁离子：
2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O。
(3)调整溶液pH约为4，可以达到除去Fe3+而不损失CuSO4的目的，而且不引入新的杂质，所以CuO最合适。
(4)Ksp[Al(OH)3]=c(Al3+)·c3(OH-)=3.210-34，已知滤液A中c(Al3+)=110-2mol·L-1，则当c3(OH-)<3.210-32时，不会生成Al(OH)3沉淀，而调整pH=4，c(OH-)=110-10mol·L-1，则c3(OH-)=110-30>3.210-32，所以滤渣B中有Al(OH)3。
(5)由题中电解装置图可知，铜在阴极即A极析出，为保持乙方案中电流恒定，B极应当使用铁作电极材料。比较甲方案和乙方案装置，乙方案最大的缺点就是消耗能源。
答案：(1)CuSiO3·2H2O+H2SO4CuSO4+H2SiO3+2H2O
(2)2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O
(3)C　(4)有　(5)A　铁　耗能
11.(14分)(2021·中山模拟)已知A、Y为常见金属单质，且Y是短周期元素，Z既可溶于盐酸，又可溶于氢氧化钠溶液。
据图回答问题：

(1)Y在元素周期表中的位置为__________。
(2)Z与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为_______________________________。
(3)B与M反应的化学方程式为_________________________________________。
(4)A与水蒸气反应的化学方程式为_____________________________________。
(5)检验溶液F中阳离子的方法是______________________________________。
(6)在沸水中加入F的饱和溶液的离子方程式为__________________________。
【解析】由溶液G的焰色反应呈紫色知，溶液G中含K+；由溶液C与AgNO3溶液反应生成白色沉淀N知，白色沉淀N为AgCl，C中含Cl-，则G为KNO3，C为KCl；红褐色沉淀E为Fe(OH)3，则白色沉淀D为Fe(OH)2，F为FeCl3，M为KOH，B为FeCl2，A为Fe，K为H2，X为Fe3O4；由“Y是短周期元素，Z既可溶于盐酸，又可溶于氢氧化钠溶液”知，Y为Al，Z为Al2O3。(5)检验Fe3+的方法：取少量待测液于试管中，滴加KSCN溶液，溶液呈红色。
答案：(1)第3周期ⅢA族
(2)Al2O3+2OH-2Al+H2O
(3)FeCl2+2KOHFe(OH)2↓+2KCl
(4)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
(5)取少量F溶液于试管中，滴加KSCN溶液，溶液呈红色
(6)Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+