2021年高考化学一轮复习讲义 第5章 专项提能特训 有关“元素推断、实验探究”的综合考查(教师用书独具)
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1．(2019·“皖豫联盟体”高三上学期第一次大联考)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，则下列说法中正确的是________________(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)① 0.675 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的最高价化合价分别为＋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。
2．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。
3．(2019·安徽省“皖南八校”高三上学期摸底考试)通过简单的试管实验可探究元素金属性、非金属性的强弱。选用下列提供的试剂，根据要求完成下表。
试剂：①镁条 ②铝条 ③AlCl3溶液 ④MgCl2溶液 ⑤NaOH溶液 ⑥氯水 ⑦碘水 ⑧NaI-淀粉溶液
实验方案 (只填写选用试剂的序号) | 实现现象 | 结论 | |
(1) | ___________ | 一支试管中有白色沉淀生成，另一支试管中先生成白色沉淀，后白色沉淀消失 | 金属性：____________ |
(2) | ______________ | ________________ | 非金属性：Cl>I |
实验(2)中发生反应的离子方程式为_______________________________________________。
答案 (1)③④⑤ Mg＞Al
(2)⑥⑧ 溶液由无色变为蓝色
Cl2 ＋2I－===2Cl－ ＋I2
解析 一支试管中有白色沉淀生成，另一支试管中先生成白色沉淀，后白色沉淀消失，说明在MgCl2溶液和AlCl3溶液中分别加入NaOH溶液，由于Al(OH)3具有两性，可溶于NaOH溶液而生成NaAlO2，说明碱性：Mg(OH)2＞Al(OH)3，则金属性：Mg＞Al；比较Cl、I的非金属性强弱，可用非金属单质与氢气反应的剧烈程度、氢化物的稳定性、对应最高价氧化物的水化物的酸性强弱或非金属之间的置换反应等，由于题中没有氢化物、酸等，则可用非金属之间的置换反应进行验证，即将氯水滴加到NaI-淀粉溶液中，观察到溶液由无色变为蓝色，说明单质的氧化性：Cl2＞I2，反应的离子方程式为Cl2＋2I－===2Cl－＋I2，则可说明非金属性：Cl＞I。
4．某同学做同周期元素性质递变规律实验时，自己设计了一套实验方案，并记录了有关实验现象。
实验方案 | 实验现象 |
①用砂纸摩擦后的镁带与沸水反应，再向反应后溶液中滴加酚酞溶液 | (A)浮于水面，熔成小球，在水面上游动，随之消失，溶液变红 |
②向新制的H2S饱和溶液中滴加新制的氯水 | (B)产生气体，可在空气中燃烧，溶液变为浅红色 |
③钠与滴有酚酞溶液的冷水反应 | (C)反应不十分剧烈，产生的气体可在空气中燃烧 |
④镁带与2 mol·L－1的盐酸反应 | (D)剧烈反应，产生的气体可在空气中燃烧 |
⑤铝条与2 mol·L－1的盐酸反应 | (E)生成白色胶状沉淀，后来沉淀消失 |
⑥向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量 | (F)生成淡黄色沉淀 |
请你帮助该同学整理并完成实验报告：
(1)实验目的：_______________________________________________________________。
(2)实验用品：
仪器：________________________________________________________________________；
药品：________________________________________________________________________。
(3)实验内容：(填写题给信息表中的序号)
实验方案 | 实验现象 | 有关化学方程式 |
| A |
|
| B |
|
| C |
|
| D |
|
| E |
|
| F |
|
(4)实验结论：_____________________________________________________________。
(5)请用物质结构理论简单说明具有上述结论的原因。
________________________________________________________________________。
(6)请你补充两组简单易行的实验方案，证明此周期中另外两种元素的性质递变规律。
________________________________________________________________________。
答案 (1)验证第三周期元素从左到右金属性递减、非金属性递增的规律
(2)试管、酒精灯、砂纸、镊子、小刀、胶头滴管等 镁带、钠、铝条、新制氯水、新制硫化氢饱和溶液、2 mol·L－1的盐酸、NaOH溶液、蒸馏水、酚酞、AlCl3溶液
(3)
实验方案 | 实验现象 | 有关化学方程式 |
③ | A | 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ |
① | B | Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑ |
⑤ | C | 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ |
④ | D | Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑ |
⑥ | E | AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl、Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O |
② | F | H2S＋Cl2===2HCl＋S↓ |
(4)金属性：Na>Mg>Al；非金属性：Cl>S
(5)Na、Mg、Al、S、Cl原子核外都有三个电子层，但最外层电子数依次为1、2、3、6、7，原子半径随核电荷数增多而减小，所以原子核对最外层电子的吸引力依次增强，原子失电子能力减弱，得电子能力增强
(6)方案一：测定0.1 mol·L－1的Na2SiO3溶液、Na3PO4溶液的pH，由此判断两种盐溶液的水解能力，得出硅酸、磷酸两种最高价含氧酸的酸性强弱顺序，进而得出硅、磷两种元素非金属性强弱的顺序
方案二：在硅酸钠溶液中滴加磷酸溶液，可发生反应生成硅酸沉淀
5．某同学为了验证碳和硅两种元素非金属性的相对强弱，用如图所示装置进行实验(夹持仪器已略去，气密性已检验)。
实验操作步骤：
Ⅰ.打开弹簧夹1，关闭弹簧夹2，并打开活塞a，滴加盐酸。Ⅱ.A中看到白色沉淀时，……，关闭活塞a。
请回答：
(1)B中反应的离子方程式是______________________________________________________。
(2)通过步骤Ⅰ、 Ⅱ得知盐酸具有的性质是________(填字母)。
A．挥发性 B．还原性
C．氧化性 D．酸性
(3)C装置的作用是__________________________________________________________，
X是__________________(写化学式)。
(4)为了验证碳的非金属性强于硅，步骤Ⅱ中未写的操作和现象是__________________，D中反应的化学方程式是_________________________________________________________
___________________________________________________________________________。
(5)碳、硅的非金属性逐渐减弱的原因是_________________________________________
____________________________________________________(从原子结构角度加以解释)。
答案 (1)CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O
(2)AD
(3)除去CO2中混有的HCl气体 NaHCO3
(4)打开弹簧夹2，关闭弹簧夹1，当D中出现白色沉淀后
CO2＋Na2SiO3＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3
(5)碳和硅位于同一主族，从上到下，原子半径逐渐增大，得电子的能力减弱，非金属性减弱
解析 B中CaCO3与盐酸反应的离子方程式为CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O，此反应表明盐酸具有酸性，A中看到的白色沉淀是AgCl沉淀，此现象表明盐酸具有挥发性。C装置是用NaHCO3溶液除去CO2中混有的HCl气体，以保证与Na2SiO3溶液反应生成白色胶状沉淀的是CO2，此反应的化学方程式为CO2＋Na2SiO3＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，从而说明碳酸的酸性强于硅酸，进而证明碳的非金属性强于硅。
