2022年高考化学一轮复习讲义第5章第28讲　专项提能特训8　有关“元素推断实验探究”的综合考察 (含解析)

专项提能特训8　有关“元素推断实验探究”的综合考察

1．X、Y和W为原子序数依次递增的短周期元素，X和Y同主族，Y和W的气态氢化物具有相同的电子数，X的单质只有氧化性。

(1)写出实验室制取W2反应的离子方程式：__________________________________________。

(2)某小组设计如图所示的装置图(图中夹持和加热装置略去)，分别研究YX2和W2的性质。

①分别通入YX2和W2，在装置A中观察到的现象是否相同(填“相同”或“不相同”)________；若装置D中装的是铁粉，当通入W2时观察到的现象为___________________

______________________________________________________________________________；

若装置D中装的是催化剂，当通入YX2时，打开K通入适量X2，化学反应方程式为_______________________________________________________________________________；

②若装置B中装有5.0 mL 1.0×10－3mol·L－1的碘水，当通入足量W2完全反应后，转移了5.0×10－5mol电子，该反应的化学方程式为__________________________________________。

(3)某同学将足量的YX2通入一支装有氯化钡溶液的试管，未见沉淀生成，向该试管中加入过量(填字母)________，可以看到白色沉淀生成，其原因为______________________________。

A．氨水  B．稀盐酸  C．稀硝酸  D．氯化钙

(4)若由元素Y和X组成－2价酸根Z，Z中Y和X的质量比为Y∶X＝4∶3，当W2与含Z的溶液完全反应后，有浅黄色沉淀产生，取上层清液加入氯化钡溶液，有白色沉淀产生，该反应的离子方程式为____________________________________________________________。

答案　(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O

(2)①相同　产生棕黄色的烟　2SO2＋O22SO3　②5Cl2＋I2＋6H2O===2HIO3＋10HCl　(3)AC　当加入氨水时，使该溶液变为碱性，产生BaSO3白色沉淀；当加入HNO3时，将溶液中的H2SO3氧化成H2SO4，产生BaSO4白色沉淀　(4)S2O＋Cl2＋H2O===SO＋S↓＋

2Cl－＋2H＋

解析　X、Y和W为原子序数依次增大的短周期元素，X的单质只有氧化性，为氧元素或氟元素，X和Y同主族，Y和W的气态氢化物具有相同的电子数，则X只能为O，则Y为S、W为Cl。

(1)实验室通常用二氧化锰与浓盐酸在加热的条件下制备氯气，反应的离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。(2)①二氧化硫与品红化合生成无色物质，氯气与水反应生成次氯酸，次氯酸具有强氧化性，将品红氧化为无色物质，二氧化硫与氯气都可以使品红溶液褪色，在装置A中观察到的现象相同；氯气与铁反应产生棕黄色的烟；二氧化硫在催化剂、加热条件下与氧气反应生成三氧化硫，反应的化学方程式为2SO2＋O22SO3。

②若装置B中装有5.0 mL 1.0×10－3mol·L－1的碘水，当通入足量Cl2完全反应后，转移的电子为5.0×10－5mol，令碘元素在氧化产物中的化合价为a，则根据电子转移守恒有5.0×

10－3L×1.0×10－3mol·L－1×2×a＝5.0×10－5mol，解得a＝＋5，所以碘单质被氧化为HIO3，则该反应的化学方程式为5Cl2＋I2＋6H2O===2HIO3＋10HCl。(3)当加入氨水时，使该溶液变为碱性，产生BaSO3白色沉淀；加入盐酸和氯化钙不能使二氧化硫与氯化钡发生反应；当加入HNO3时，将溶液中的H2SO3氧化成H2SO4，产生BaSO4白色沉淀。(4)由元素S和O组成－2价酸根Z，Z中Y和X的质量比为4∶3，则n(S)∶n(O)＝∶＝2∶3，则Z为S2O，当Cl2与含S2O的溶液完全反应后，有浅黄色沉淀产生，说明生成S单质，取上层清液加入氯化钡溶液，有白色沉淀产生，说明生成SO，氯气被还原为Cl－，该反应的离子方程式为S2O＋Cl2＋H2O===SO＋S↓＋2Cl－＋2H＋。

2．A、B、C、D、E为含同一种元素的常见物质。C物质只由一种元素组成，在1个C分子中形成共价键的电子数与分子中所含电子数之比为3∶7。C和E均可与氧气在一定条件下反应生成A。请回答以下问题：

(1)常温下将气体B通入水中发生反应，生成A和D，则该反应的离子方程式是_____________________________________________________________________________。

(2)写出E与氧气反应生成A的化学方程式：________________________________________。

(3)D和E生成的化合物在某温度下加热分解，同时生成两种氧化物。且在此过程中，若有0.5 mol该化合物完全反应，转移电子数为2 mol。写出该反应的化学方程式：

______________________________________________________________________________。

(4)如图所示是进行木炭与D浓溶液反应，并检验生成的气体和反应的热效应的实验装置，它具有无污染、现象明显等特点。具支试管A中所盛固体下层是无水CaCl2(作载体不参加反应)，上层是红热的木炭。实验时慢慢将D浓溶液滴到木炭上，反应即开始进行且能长时间剧烈反应。

①写出木炭与D浓溶液反应的化学方程式：__________________________________________

_______________________________________________________________________________。

②该反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。

③试管B内出现的现象为_______________________________________________________。

④在实验临近结束时，发现滴管中的D浓溶液难以滴下。若想再滴入几滴D浓溶液使木炭反应完全，最简单的办法是__________________________________________________________

_______________________________________________________________________________。

答案　(1)3NO2＋H2O===2H＋＋2NO＋NO

(2)4NH3＋5O24NO＋6H2O　(3)NH4NO32H2O＋N2O↑　(4)①C＋4HNO3(浓) CO2↑＋4NO2↑＋2H2O　②放热　③试管内有红棕色气体生成，石灰水变浑浊　④摇动试管B，使上部的气体溶于石灰水

解析　C物质只由一种元素组成，说明C为单质，在1个C分子中形成共价键的电子数与分子中所含电子数之比为3∶7，如C为双原子分子，则C原子核外有7个电子，形成的单质中含有3个共用电子对，C为N2，C、E均可与氧气在一定条件下反应生成A，则A为NO，E为NH3，由(1)信息可知B为NO2，D为HNO3，结合对应物质的性质和题目要求解答该题。

(1)常温下NO2通入水中发生反应，生成NO和HNO3，发生反应的离子方程式为3NO2＋H2O===2H＋＋2NO＋NO。(2)NH3在催化剂、加热条件下，与氧气反应生成NO和H2O，发生反应的化学方程式为4NH3＋5O24NO＋6H2O。(3)HNO3和NH3生成的化合物为NH4NO3，在某温度下加热分解，同时生成两种氧化物，其中一种为H2O，反应中N元素的化合价既升高，又降低，则另一种氮的氧化物既为氧化产物，又为还原产物，其中N元素从＋5价降为x价，则(5－x)×0.5 mol＝2 mol，解得x＝＋1，即产物为N2O，故反应的化学方程式：NH4NO32H2O＋N2O。(4)①木炭与浓硝酸溶液在加热条件下生成NO2、CO2和水，发生反应的化学方程式为C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。②浓硝酸滴到红热的木炭上，能长时间剧烈反应，说明该反应为放热反应，利用放出的热量维持反应持续进行。③NO2和CO2的混合气体经过水湿棉花，NO2溶于水生成NO，NO遇试管B上方空气中的氧气生成红棕色气体NO2，CO2通入澄清石灰水变浑浊，有碳酸钙生成。④滴管中的D浓溶液难以滴下，说明容器内气体压强较大，则只要摇动试管B，使上部的气体溶于石灰水，降低容器内压强，就可继续滴入浓硝酸使木炭反应完全。

3．X、Y、Z、J、Q五种短周期主族元素，原子序数依次增大。元素Z在地壳中含量最高，J元素的焰色反应呈黄色，Q的最外层电子数与其电子总数之比为3∶8，X能与J形成离子化合物，且J＋的半径大于X－的半径，Y的氧化物是形成酸雨的主要物质之一。请回答：

(1)Q元素在周期表中的位置为_______________________________________________。

(2)将这五种元素原子半径从大到小排列，排在第三的元素原子是__________(填元素符号)。

(3)元素的非金属性Z________(填“>”或“<”)Q。下列各项中，不能说明这一结论的事实有________(填字母)。

A．Q的氢化物的水溶液放置在空气中会变浑浊

B．Z与Q之间形成的化合物中元素的化合价

C．Z和Q的单质的状态

D．Z和Q在周期表中的位置

(4)X与Y可形成分子A，也可形成阳离子B，A、B在水溶液中酸、碱性恰好相反，写出阳离子B的立体构型为________，离子中键角为_______________________________________；

X与Q在一定条件下可以形成极不稳定的原子个数比为1∶1的化合物，该化合物分子中既有极性键又有非极性键，写出该分子的结构式：___________________________________。

(5)M和N均为上述五种元素中的三种组成的化合物，且M和N都为强电解质，M和N溶液反应既有沉淀出现又有气体产生，写出M和N反应的化学方程式：______________________

_______________________________________________________________________________。

答案　(1)第三周期ⅥA族　(2)N　(3)>　C

(4)正四面体　109°28′　H—S—S—H

(5)Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O

解析　Z元素在地壳中含量最高，Z为O元素；J元素的焰色反应呈黄色，J为Na元素；Q的原子序数大于J，Q的最外层电子数与其电子总数之比为3∶8，Q为S元素；Y的原子序数小于Z，Y的氧化物是形成酸雨的主要物质之一，Y为N元素；X的原子序数小于Y，X能与J形成离子化合物且J＋的半径大于X－的半径，X为H元素。

4．原子序数依次增大的X、Y、Z、W、M五种短周期主族元素中，X、Y两元素间能形成原子个数比分别为1∶1和1∶2的固态化合物A和B，Y是短周期元素中失电子能力最强的元素，W、M的最高价氧化物对应的水化物化学式分别为H3WO4、HMO4，Z的单质能与盐酸反应。

(1)根据上述条件不能确定的元素是__________(填代号)，A的电子式为________________，举例说明Y、Z的金属性相对强弱：_____________________________(写出一个即可)。

(2)W能形成多种含氧酸及相应的盐，其中NaH2WO2能与盐酸反应但不能与NaOH溶液反应，则下列说法正确的是________________(填字母)。

A．H3WO2是三元酸

B．H3WO2是一元弱酸

C．NaH2WO2是酸式盐

D．NaH2WO2不可能被硝酸氧化

(3)X、M形成的一种化合物MX2是一种优良的水处理剂，某自来水化验室利用下列方法检测处理后的水中MX2残留量是否符合饮用水标准(残留MX2的浓度不高于0.1 mg·L－1)，已知不同pH环境中含M粒子的种类如图所示：

Ⅰ.向100.00 mL水样中加入足量的KI，充分反应后将溶液调至中性，再加入2滴淀粉溶液。

Ⅱ.向Ⅰ中所得溶液中滴加2.0×10－4 mol·L－1 Na2S2O3的溶液至终点时消耗5.00 mL标准溶液 (已知2S2O＋I2 ===S4O＋2I－)。

①则该水样中残留的MX2的浓度为________mg·L－1。

②若再向Ⅱ中所得溶液中加硫酸调节水样pH至1～3，溶液又会呈蓝色，其原因是________________________(用离子方程式表示)。

答案　(1) Z 　　钠的金属性比Z的强，如钠能与冷水剧烈反应而Z不能(或最高价氧化物对应水化物的碱性：Na＞Z)　(2)B　(3)①0.675

②ClO＋4I－＋4H＋ === Cl－ ＋2I2＋2H2O

解析　Y是短周期元素中失电子能力最强的元素，则推出Y为Na元素，又X、Y两元素间能形成原子个数比分别为1∶1和1∶2的固态化合物A和B，则推出X为O元素，两者形成的化合物B为Na2O、A为Na2O2；Z的单质能与盐酸反应，则说明Z为活泼金属，为Mg或Al中的一种；W、M的最高价氧化物对应的水化物化学式分别为H3WO4、HMO4，则W和M的最高化合价分别为＋5和＋7，又X、Y、Z、W、M五种短周期主族元素原子序数依次增大，则可推出W为P元素，M为Cl元素，据此分析作答。(2)NaH2PO2能与盐酸反应，说明H3PO2是弱酸，NaH2PO2不能与NaOH反应，说明NaH2PO2中的H不能被中和，推出NaH2PO2为正盐，C项错误；H3PO2分子中只能电离出一个H＋，为一元弱酸，B项正确，A项错误；NaH2PO2中P的化合价为＋1，具有还原性，可被硝酸氧化，D项错误。(3)①由图知，中性条件下ClO2被I－还原为ClO，I－被氧化为I2；根据氧化还原反应中得失电子数目相等可知：2ClO2～I2～2Na2S2O3，因此可知，水中残留的ClO2的浓度为2.0×10－4 mol·L－1

×5×10－3L×67.5 g·mol－1×1 000 mg·g－1÷0.1 L＝0.675 mg·L－1。②由图知，水样pH调至1～3时，ClO被还原成Cl－，该操作中I－被ClO氧化为I2，故离子方程式为ClO＋4I－＋4H＋=== Cl－＋2I2＋2H2O。