题目内容

5．H、C、N、O、Mg、Al、Si、S、Cu是中学化学中常见的元素，请根据题意回答与这些元素有关的问题：
（1）S简单离子的原子结构示意图为；
（2）H2O2是实验中常用的“绿色氧化剂”，1molH218O2的中子数为20moL；
（3）根据元素周期律，碳的非金属性强于硅，请用一个化学反应方程式表示CO2+Na2SiO3+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3；
（4）粉末状的Si3N4对空气和水都不稳定，但将粉末状的Si3N4和适量氧化镁在一定条件下的密闭容器中热处理，可以得到对空气、水、和酸都相当稳定的固体材料，同时还可生成对水不稳定的Mg3N2，热处理后除去固体材料中未反应的Si3N4、MgO和Mg3N2的方法是加足量稀盐酸后过滤；
（5）某铜铝合金用足量稀硝酸完全溶解，得到标准状况下NO 11.2L，再向溶液中加入过量氨水，充分反应后过滤．滤液深蓝色含有铜氨络离子-[Cu（NH3）4]2+，若沉淀质量为7.8g，则合金的质量为41.1g；
（6）将NO和NO2组成的混合气体通入如图所示的装置中，用来验证浓硝酸的氧化性比稀硝酸的氧化性强（在通入混合气体之前，已通入一段时间的N2）．
已知：
（i）浓硝酸能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO．
（ii）NaOH溶液与NO2能发生反应生成两种盐和水，NaOH溶液与NO不反应．
a．装置②、③、④中盛放的药品依次是稀硝酸、水、浓硝酸；
b．能够说明实验已成功的现象是装置②液面上方气体仍为无色，装置④液面上方的气体由无色变为红棕色．

分析 （1）硫离子的结构示意图为；
（2）1个H218O2的中子数为（18-8）×2=20，据此计算；
（3）根据元素非金属性越强，对应最高价含氧酸的酸性越强，所以利用强酸制弱酸的方法说明碳的非金属性强于硅；
（4）热处理后得到对空气、水、和酸都相当稳定的固体材料，同时还可生成对水不稳定的Mg3N2，而MgO、Mg（OH）2可溶于酸，故除去稳定固体材料中的Si3N4、MgO和Mg3N2可加足量稀盐酸后过滤；
（5）铜铝合金与足量稀硝酸发生氧化还原反应，转化成硝酸铜和硝酸铝，部分硝酸得到电子被还原为NO，向反应后的溶液中加入过量的氨水，铜离子反应生成Cu（NH3）42+；铝离子完全反应生成氢氧化铝沉淀，依据质量守恒和氧化还原反应中电子得失守恒计算解答；
（6）利用浓硝酸能氧化NO，稀硝酸不能氧化NO来进行验证，故装置③中水的作用是除去混合气体中的NO2，并获得纯净的NO，NaOH是用来除氮的氧化物，故④中的液体为浓硝酸，②中为稀硝酸，装置①可以收集NO；装置②液面上方气体仍为无色，装置④液面上方的气体由无色变为红棕色，说明浓硝酸的氧化性比稀硝酸强，

解答 解：（1）硫离子的结构示意图为；故答案为：；
（2）因为1个H218O2的中子数为（18-8）×2=20，所以1molH218O2的中子数为20moL，故答案为：20moL；
（3）元素非金属性越强，对应最高价含氧酸的酸性越强，所以利用强酸制弱酸的方法说明碳的非金属性强于硅，方程式是CO2+Na2SiO3+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3，故答案为：CO2+Na2SiO3+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3；
（4）热处理后得到对空气、水、和酸都相当稳定的固体材料，同时还可生成对水不稳定的Mg3N2，Mg3N2与盐酸反应生成MgCl2和NH4Cl，而MgO、Mg（OH）2可溶于酸，故除去稳定固体材料中的Si3N4、MgO和Mg3N2可加足量稀盐酸后过滤，故答案为：加足量稀盐酸后过滤；
（5）设合金中铜的物质的量为xmol，铝的物质的量为ymol，反应中铜失去电子变成二价铜离子，铝失去电子变成铝离子，硝酸中氮原子有+5价将为NO中的+2价，依据氧化还原反应中得失电子相等的规律则：
2x+3y=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$×（5-2）；
反应中铝最终全部变为氢氧化铝依据原子个数守恒得：
Al～Al（OH）3
1mol 78g
y 7.8g
y=0.1mol
带入2x+3y=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$×（5-2）
解得：x=0.6mol
y=0.1mol
合金的质量=m（Mg）+m（Al）=0.6mol×64g/mol+0.1mol×27g/mol=41.1g
故答案为：41.1；
（6）利用浓硝酸能氧化NO，稀硝酸不能氧化NO来进行验证，故装置③中水的作用是除去混合气体中的NO2，并获得纯净的NO，NaOH是用来除氮的氧化物，故④中的液体为浓硝酸，②中为稀硝酸，装置①可以收集NO；装置②液面上方气体仍为无色，装置④液面上方的气体由无色变为红棕色，说明浓硝酸的氧化性比稀硝酸强，
a．由上述分析可知，装置②、③、④中盛放的药品依次是稀硝酸、水、浓硝酸；
b．能够说明实验已成功的现象是：装置②液面上方气体仍为无色，装置④液面上方的气体由无色变为红棕色，
故答案为：稀硝酸；水；浓硝酸；装置乙液面上方气体仍为无色，装置丁液面上方的气体由无色变为红棕色．

点评 本题综合性强，涉及原子结构、元素及其化合物，方程式的配平和计算，除杂等知识，要求学生具有牢固的基础知识和运用关系式进行计算的技能，题目难度中等，注意实验设计的原理和方法．

练习册系列答案
相关题目
15．下列叙述中正确的是（　　）
A．原子晶体中，共价键的键能越大，熔沸点越高
B．分子晶体中，分子间的作用力越大，该分子越稳定
C．分子晶体中，共价键的键能越大，熔沸点越高
D．原子晶体中，构成晶体的微粒一定是相同的原子
16．下列各选项中，表述均正确且具有因果关系的是（　　）
ACl2和SO2混合后可用于漂白纸浆Cl2和SO2都有较好的漂白作用
B液态钠可用作核反应堆的传热介质金属钠具有强还原性
CNH3易液化NH3分子与水分子间形成氢键
D对羟基苯甲醛沸点高于邻羟基苯甲醛对羟基苯甲醛易形成分子间氢键，邻羟基苯甲醛形成分子内氢键
A．AB．BC．CD．D
13．在2A（g）+B（g）?3C（g）+4D（g）反应中，表示该反应速率最快的是（　　）
A．VA=1.0 mol/（L•S）B．VB=0.6 mol/（ L•S）C．VC=1.6 mol/（L•S）D．VD=2.0 mol/（L•S）
20．在离子浓度都为0.1mol/L下列溶液中，加入（或通入）某物质后，发生反应先后顺序正确是（　　）
A．在含Fe3+、Cu2+、H+的溶液中加入锌粉：Cu 2+、Fe3+、H+
B．在含I-、SO32-、Br-的溶液中不断通入氯气：I-、Br-、SO32-
C．在含AlO2-、SO32-、OH-的溶液中逐滴加入硫酸氢钠溶液：OH-、AlO2-、SO32-
D．在含Fe 3+、H+、NH4+ 的溶液中逐渐加入烧碱溶液：Fe3+、NH4+、H+
10．CH3COOH分别跟H-18O-C2H5和H-16O-C2H5起酯化反应后，两者生成水的质量（　　）
A．前者大B．前者小C．相等D．不能确定
17．对下列反应类型判断正确的是（　　）
A．CH3COOH+C2H5OH→CH3COOCH2CH3+H2O        取代反应
B．CH2=CH2+O2→CH3COOH                     加成反应
C．CH3CH2OH+CH3CH2OH→CH3CH2OCH2CH3+H2O    酯化反应
D．C6H6+HNO3→C6H5-NO2+H2O                 氧化反应
5．硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料．铜不能与稀硫酸直接反应，本实验中将适量浓硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中，加热使之反应完全，通过蒸发、结晶得到硫酸铜晶体（装置如图1、2所示）．

（1）图1烧瓶中发生的离子反应方程式为：Cu+4H++2NO3-═Cu2++2NO2↑+2H2O或3Cu+8H++2NO3-═3Cu2++2NO↑+4H2O
（2）图2是图1的改进装置，其优点有：①可防止倒吸；②NO、NO2有毒气体能被完全吸收．
（3）为符合绿色化学的要求，某研究性学习小组进行如下设计：
方案1：以空气为氧化剂．将铜粉在仪器B中反复灼烧，使铜与空气充分反应生成氧化铜，再将氧化铜与稀硫酸反应．
方案2：将空气或氧气直接通入到铜粉与稀硫酸的混合物中，发现在常温下几乎不反应．向反应液中加FeSO4或Fe2（SO4）3，即发生反应．反应完全后向其中加物质甲调节pH到3～4，产生Fe（OH）3沉淀，过滤．蒸发．结晶，滤渣作催化剂循环使用．（已知Fe（OH）3和Cu（OH）2完全沉淀时的pH分别为3.7.6.4．）
请回答下列问题：
①方案1中的B仪器名称是坩埚．
②方案2中甲物质是b（填字母序号）．
a．CaO   b．CuCO3   c．CaCO3 d．NH3?H2O
以加入FeSO4为例，用离子方程式解释反应发生的原因4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O、2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+．
方案3：将3.2g铜丝放到45mL 1.5mol/L的稀硫酸中，控温在50℃．加入18mL 10%的H2O2，反应0.5小时后，升温到60℃，持续反应1小时后，过滤．蒸发结晶．减压抽滤等，用少量95%的酒精淋洗后晾干，得CuSO4•5H2O 10.6g．
③上述三种方案中，更符合绿色化学理念的是方案3（填方案1、方案2、方案3），理由是方案1要灼烧，消耗能源多．方案2得到的产品中含有铁元素杂质．方案3几乎不产生有害气体，且得到的产品纯度高．
6．古代的“药金”外观与金相似，常被误认为是金子，冶炼方法如下，将碳酸锌、赤铜（Cu2O），木炭混合加热到800℃得金光闪闪的“药金”．
（1）“药金”的主要成分是铜锌合金区别药金与黄金的化学方法是取样品加入浓盐酸，溶解的是药金，不溶的是黄金
（2）有关冶炼的化学方程式是ZnCO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ZnO+CO2↑、2ZnO+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Zn+CO2↑、2Cu2O+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Cu+CO2↑
（3）Fe是地壳中含量很丰富的元素，也是生物体所必需的元素．自然界中的铁矿石主要有磁铁矿和赤铁矿．在高炉炼铁过程中，除了加入铁矿石外，还需加入焦炭和石灰石．请填空：
①写出磁铁矿主要成分的化学式Fe3O4．
②写出赤铁矿被还原成铁的化学方程式Fe2O3+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2
③写出焦炭在高炉中所参与的两个主要化学反应方程式C+O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO2、CO2+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO
④加入石灰石的作用除去杂质（脉石），CaCO3所参与的两个化学反应方程式CaCO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO2、CaO+SiO2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaSiO3．

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