高考化学热点情景汇编-专题四元素及其化合物
专题四 元素及其化合物
【新情景热点】
近期，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心纳米金属科学家工作室纳米金属研究团队基于前期在金属中发现的弛豫晶界的反常热稳定性(Science， 2018)、受限晶体结构(Science， 2020)、以及受限晶体结构的抑制原子扩散效应(Science， 2021)等结果，发现晶界结构调控是改善材料力学性能的一个新途径。团队快速聚焦这一新型结构在高温合金中的应用，并最终在晶界抗蠕变这一科学难题研究上取得重要突破。
通过塑性变形方法制备的纳米晶，只有当其晶粒尺寸小到一定程度后，才会激发晶界的自发弛豫(*弛豫，为物理学用语，指的是在某一个渐变物理过程中，从某一个状态逐渐地达到另一个能量更低的状态的过程)。而传统塑性变形方法根本无法触及这一维度，因此，如何有效细化晶粒成为摆在科研人员面前的首要问题。
研究人员利用自主研发的特种塑性变形技术，通过施加低温、高应变速率变形条件，成功在一种商用单相高温合金Ni-Co-Cr-Mo(MP35N)中将晶粒细化至9nm，晶界结构发生明显弛豫。弛豫后，晶界呈现低指数平直界面特征，且与晶内高密度孪晶/层错形成稳定晶界网络。
研究发现，弛豫态晶界在热及热/力耦合下均保持稳定，大幅提升了高温合金的高温强度、高温蠕变等关键力学性能。该结构在700℃、1GPa应力下的蠕变速率可低至10-7s-1，显著优于目前常用变形高温合金的性能。
【新情景试题汇编】
1．下列制备气体的装置、实验分析及评价均正确的是
选项 实验目的 实验装置 实验分析及评价
A 制 的酸性大于，不稳定，易分解出，可用该装置制取，且可以随开随用、随关随停
B 制NO 通入可排除空气，防止NO与反应生成，用该装置可制取纯净的NO
C 制 CaO与水反应，使溶剂(水)减少；反应放热，促使分解。可用此装置快速制备少量
D 制 作氧化剂、HCl作还原剂，实验室常用该装置制备
A．A B．B C．C D．D
2．根据下列实验操作和现象不能得出相应结论的是
选项 实验操作和现象 结论
A 向溶液X中滴加少量NaOH稀溶液，将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，石蕊试纸不变蓝 不能确定溶液X中是否存在
B 加热蒸干氯化铁溶液得到红褐色固体 加热时氯化铁发生水解反应
C 将2体积SO2和2体积O2混合通入装有灼热V2O5的容器中充分反应，产物依次通过BaCl2溶液和品红溶液，前者产生白色沉淀，后者褪色 说明SO2和O2的反应有一定的限度
D 将用稀硫酸酸化的KMnO4溶液滴入Fe(NO3)2溶液中，溶液变黄 氧化性：KMnO4>Fe3+
A．A B．B C．C D．D
3．铵明矶 是分析化学常用基准试剂，其制备过程如下。下列分析不正确的是
A．过程I反应：
B．检验溶液B中阴离子的试剂仅需 溶液
C．若省略过程II， 则铵明矾产率明显减小
D．向铵明矾溶液中逐滴加入溶液并加热，先后观察到： 刺激性气体逸出白色沉淀生成白色沉淀 消失
4．某实验小组为验证红热的铁与水蒸气发生了化学反应，设计如下两个实验方案：方案一：检验生成了氢气；方案二：检验生成了磁性氧化铁，实验流程如图所示。下列说法错误的是
A．将反应后的气体通入肥皂液中，若产生气泡，则说明铁与水蒸气反应产生气体
B．流程中加入足量CuSO4溶液的目的是除掉未反应的铁
C．现象1为产生蓝色沉淀，现象2为溶液变为红色
D．红热的铁丝与水蒸气反应，当转移电子数为8NA时，理论上生成4 mol H2
5．价类二维图是学习元素及其化合物知识的重要模型和工具。图1为某常见金属单质及其部分化合物的价类二维图。下列推断不合理的是
A．b，c均可与氢碘酸反应，但反应原理不同
B．h具有强氧化性，可用于饮用水的消毒，还原产物可以净水
C．可通过图2装置制备物质e，且较长时间不易被氧化
D．a→f→g→d的每步转化均可一步实现
6．下图表示Cu或Fe元素不同的化合价与物质类别的关系。下列说法正确的是
A．a可以是黄铜或青铜
B．若a为铁，向ⅰ的溶液中逐滴加入NaOH溶液即可制备f
C．若a为铜或铁，f和g一定是难溶于水的有色物质
D．若a为铜或铁，a与j的反应一定是置换反应
7．食品安全国家标准规定，K4[Fe(CN)6]允许作为食盐的抗结剂，最大使用量为0.01g/kg。已知K4[Fe(CN)6]的熔点70℃、沸点104.2℃，400℃以上分解：3K4[Fe(CN)6]12KCN+Fe3C+5C+3N2↑，KCN有剧毒。下列关于K4[Fe(CN)6]的推测不合理的是
A．可溶于水，溶液中离子主要存在形式为K+、[Fe(CN)6]4-
B．烹饪时不必担心食盐中的K4[Fe(CN)6]转化为剧毒物质
C．在空气中灼烧，生成K2CO3、FeO、CO2和N2
D．与稀硫酸反应可生成K2SO4、FeSO4和HCN
8．某化学兴趣小组模拟侯氏制碱法进行实验，流程如下图。下列说法不正确的是
A．流程中的“气体”经分离后可以循环使用
B．生成的化学方程式为：
C．获得纯净晶体的操作为蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥
D．向“母液”中加入NaCl粉末的目的是使充分析出沉淀
9．铼(Re)是一种极其稀少的贵金属。一种以辉钼矿(主要含有MoS2以及少量ReS2、CuReS4、FeS、SiO2等)为原料制备铼的工艺流程如下：
已知“氧化焙烧”后成分有：SiO2、Re2O7、MoO3、CuO、Fe3O4，其中Re2O7、MoO3与氨水反应分别生成NH4ReO4、(NH4)2MoO4。
下列说法错误的是
A．“氧化焙烧”时，ReS2反应后的氧化产物为Re2O7和SO2
B．若改用NaOH溶液代替氨水“浸出”，滤渣成分不变
C．由MoS2生成1mol MoO3，转移14mol电子
D．“电沉积”后，金属铼在阴极生成
10．连二亚硫酸钠(Na2S2O4)也称保险粉，该物质不溶于乙醇，溶于氢氧化钠溶液，遇少量水或暴露在潮湿的空气中会发生剧烈反应并燃烧，且有刺激性气味气体产生；将甲酸和NaOH溶液混合，再通入SO2气体，会得到保险粉。下列说法错误的是
A． Na2S2O4遇水所发生的是放热反应，燃烧时会有SO2产生
B． Na2S2O4属于盐，既有氧化性又有还原性
C． Na2S2O4能和新制氯水反应，但不能和浓硝酸反应
D．制备保险粉的反应为
11．部分含氮、硫元素的化合物的价-类二维图如图所示。下列关于各物质的说法错误的是。
A．i在一定条件下均可以与a、b、c发生反应
B．e的浓溶液可用于干燥c、f、g
C．g与CO在汽车催化转化器中会转化成两种无毒气体
D．实验室中产生的h可用NaOH溶液吸收
12．硫酸钾是一种重要的无氯优质钾肥，利用某高钾明矾石制备硫酸钾的工艺流程如下：
已知：高钾明矾石的主要成分为和少量。下列说法正确的是
A．焙烧时反应的化学方程式为
B．调节pH的目的是使和完全沉淀
C．化合物Y可制成铝热剂用于焊接铁轨
D．可回收利用后应用于本流程
13．甲、乙、丙、丁、戊的相互转化关系如图所示(反应条件略去，箭头表示一步转化)。下列各组物质中，不满足图示转化关系的是
甲 乙 丙 戊
①
②
③ NaOH溶液 溶液 过量
④ Na
A．①③ B．②③ C．②④ D．①④
14．遇会生成蓝色沉淀，因此常用于的检验。文献显示：具有氧化性，可以氧化；还原性Fe大于。
某科研小组探究Fe与能否直接反应的实验如下：
实验1：取加热至沸腾并快速冷却的溶液(加热、冷却过程中溶液颜色无变化)于试管中，并加入1mL的苯，再加入铁粉，长时间无蓝色沉淀出现。
实验2：在“实验1”中，若使用砂纸打磨过的铁粉，一会儿就出现蓝色沉淀。
实验3：在“实验1”中，若加少量NaCl，立即出现蓝色沉淀；若换成加入或；则不出现蓝色沉淀。
实验4：在“实验1”中，若将铁粉换成在稀硫酸中反应一段时间的铁片，立即出现蓝色沉淀。
下列说法错误的是
A．实验1中长时间无蓝色沉淀出现，可能是因为铁粉表面有氧化膜
B．可能起破坏铁粉表面氧化膜的作用
C．Fe与可以直接反应
D．在Fe、C、NaCl溶液组成的原电池中，通过直接滴加溶液至电解质溶液中的方法，可以检验是否发生原电池反应
15．无水四氯化锡(SnCl4)可用于制作FTO导电玻璃。实验室可用熔融的锡与氯气反应制备SnCl4，装置如图
已知：①Sn、SnCl2、SnCl4有关的物理性质如下表所示：
物质 熔点/℃ 沸点/℃ 颜色、状态
Sn 232 2260 银白色固体
246 623 无色晶体
114 无色液体
②Sn的性质与Fe相似；SnCl4在空气中极易水解；Cl2易溶于SnCl4。
下列关于上述实验说法错误的是
A．A装置不能换成启普发生器，C中盛放浓硫酸，F中盛放浓NaOH溶液
B．收集器中收集到的液体略显黄色，是因为有部分Cl2溶解在了SnCl4中，可加入饱和Na2SO3溶液萃取提纯SnCl4
C．当观察到装置F上方出现黄绿色气体现象时才开始点燃酒精灯，待锡熔化后适当增大氯气流量，目的是加快反应速率
D．本实验装置有缺陷，需要改进，应在装置E、F之间添加一个装浓硫酸的洗气瓶
【高考真题再现】
(2022·北京·高考真题)
16．利用如图所示装置(夹持装置略)进行实验，b中现象不能证明a中产物生成的是
a中反应 b中检测试剂及现象
A 浓分解生成 淀粉溶液变蓝
B 与浓生成 品红溶液褪色
C 浓与溶液生成 酚酞溶液变红
D 与乙醇溶液生成丙烯 溴水褪色
A．A B．B C．C D．D
(2022·山东·高考真题)
17．在NO催化下，丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是
A．含N分子参与的反应一定有电子转移
B．由NO生成的反应历程有2种
C．增大NO的量，的平衡转化率不变
D．当主要发生包含②的历程时，最终生成的水减少
(2022·山东·高考真题)
18．高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉。以硫化铜精矿(含Zn、Fe元素的杂质)为主要原料制备Cu粉的工艺流程如下，可能用到的数据见下表。
开始沉淀pH 1.9 4.2 6.2
沉淀完全pH 3.2 6.7 8.2
下列说法错误的是
A．固体X主要成分是和S；金属M为Zn
B．浸取时，增大压强可促进金属离子浸出
C．中和调pH的范围为3.2~4.2
D．还原时，增大溶液酸度有利于Cu的生成
(2022·山东·高考真题)
19．某同学按图示装置进行实验，欲使瓶中少量固体粉末最终消失并得到澄清溶液。下列物质组合不符合要求的是
气体 液体 固体粉末
A 饱和溶液
B 溶液
C 溶液
D
A．A B．B C．C D．D
(2022·浙江·高考真题)
20．亚硝酸钠俗称“工业盐”，其外观、口感与食盐相似，人若误服会中毒。现将适量某样品(成分为亚硝酸钠或氯化钠)溶于水配成溶液，分别取少量该溶液于试管中进行实验。下列方案设计、现象和结论都正确的是
方案设计 现象和结论
A 先加入少量溶液，再加溶液和足量稀硝酸，振荡 若产生白色沉淀，则样品为亚硝酸钠
B 加到少量溶液中，再加硫酸酸化，振荡 若溶液褪色，则样品为亚硝酸钠
C 先加到少量溶液中，再加入稀盐酸酸化，振荡 若溶液变黄色，则样品为亚硝酸钠
D 先加入少量溶液，再加入溶液和稀硝酸，振荡 若产生白色沉淀，则样品为亚硝酸钠
A B．B C．C D．D
参考答案：
1．C
【详解】A．稀硫酸与碳酸钙反应生成的微溶的硫酸钙附着在碳酸钙表面会阻碍反应的继续进行，所以实验室不能用稀硫酸与碳酸钙反应制备二氧化碳气体，故A错误；
B．稀硝酸与铜反应制备一氧化氮时，用氮气虽然可以除去装置中的空气，防止一氧化氮被氧化，但氮气和一氧化氮的相对分子质量相差不大，制得的一氧化氮中会混有氮气，无法制得纯净的一氧化氮，故B错误；
C．浓氨水滴入氧化钙中，氧化钙与水反应生成氢氧化钙放出大量的热，反应使水的量减少，反应放出的热量使一水合氨受热分解生成氨气，反应的化学方程式为CaO+NH3·H2O=Ca(OH)2+ NH3↑，则题给实验装置可用于快速制备少量氨气，故C正确；
D．二氧化锰与浓盐酸共热反应生成氯化锰、氯气和水，由实验装置图可知，题给实验装置缺少酒精灯，无法用二氧化锰与浓盐酸制得氯气，故D错误；
故选C。
2．D
【详解】A．向溶液X中滴加少量NaOH稀溶液，可能生成一水合氨，则湿润的红色石蕊试纸检验时，试纸不变蓝，所以该操作不能确定溶液X中是否存在，选项A不符合；
B．加热蒸干FeCl3溶液时，FeCl3水解生成氢氧化铁和HCl，加热促进HCl挥发，从而促进FeCl3水解，选项B不符合；
C．在相同条件下，2体积和1体积反应，若反应没有一定的限度，则会完全反应，通过品红溶液后，品红溶液不会褪色，而品红溶液褪色，说明反应有一定的限度，选项C不符合；
D．、都有强氧化性，将用稀硫酸酸化后的溶液滴入溶液中，溶液变黄，不能证明氧化性：，选项D符合；
答案选D。
3．D
【分析】过程I反应为碳酸氢铵和过量硫酸钠生成碳酸氢钠和硫酸铵，过滤滤液加入稀硫酸除去碳酸氢根离子得到滤液B，加入硫酸铝得到铵明矾。
【详解】A．过程I反应为碳酸氢铵和过量硫酸钠生成碳酸氢钠和硫酸铵，方程式正确，A正确；
B．加入过量稀硫酸得到酸性滤液B，则阴离子为硫酸根离子，硫酸根离子和钡离子生成不溶于酸的硫酸钡沉淀，检验溶液B中阴离子的试剂仅需 溶液，B正确；
C．若省略过程II， 没有除去溶液中碳酸氢根离子，碳酸氢根离子和铝离子双水解导致铵明矾产率明显减小 ，C正确；
D．向铵明矾溶液中逐滴加入 溶液，先有氢氧化铝沉淀产生，后产生氨气，再后来氢氧化钠与氢氧化铝反应，沉淀消失，所以观察到：白色沉淀生成 刺激性气体逸出 白色沉淀消失，D错误；
故选D。
4．A
【分析】Fe与H2O(g)在高温下反应产生Fe3O4、H2，反应后剩余固体中可能含有Fe3O4及未反应的Fe，将反应后剩余的固体与足量CuSO4溶液混合，Fe与CuSO4发生置换反应产生FeSO4、Cu，将反应后剩余固体与足量H2SO4溶液反应，Fe3O4与H2SO4溶液反应产生FeSO4、Fe2(SO4)3，Cu与Fe2(SO4)3反应产生FeSO4，然后去上层清液，向其中加入K3[Fe(CN)3]，根据是否产生蓝色沉淀检验Fe2+的产生；加入KSCN溶液，根据溶液是否变为红色确定Fe3+的产生。
【详解】A．将Fe与水蒸气混合加热，试管中的空气受热膨胀，气体通过导气管也会进入到肥皂泡中，因此不能根据产生气泡判断说铁与水蒸气反应产生气体，A错误；
B．Fe与H2O(g)在高温下反应产生Fe3O4、H2，反应后剩余固体中可能含有Fe3O4及未反应的Fe，将反应后剩余的固体与足量CuSO4溶液混合，Fe与CuSO4发生置换反应产生FeSO4、Cu，故流程中加入足量CuSO4溶液的目的是除掉未反应的铁，B正确；
C．Fe3O4与H2SO4溶液反应产生FeSO4、Fe2(SO4)3，FeSO4与K3[Fe(CN)3]溶液反应，产生蓝色Fe3[Fe(CN)6]2沉淀，据此可以检验Fe2+的存在；Fe2(SO4)3与KSCN溶液反应，使溶液反应变为红色Fe(SCN)3，据此可以检验Fe3+的存在，C正确；
D．Fe与H2O(g)在高温下反应产生Fe3O4、H2，反应方程式为：3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2，根据反应方程式可知：每有4 mol H2反应，转移8 mol电子，转移电子数目是8NA，D正确；
故合理选项是A。
5．C
【分析】根据该金属元素的价类二维图，该元素的化合价有0、+2、+3、+6价，可知该元素为Fe，a为铁单质、b为FeO，c为Fe(OH)3、f为亚铁盐、d为Fe(OH)3、e为Fe2O3，g为铁盐，h为高铁盐。
【详解】A．根据分析，b、e分别为FeO和Fe2O3，HI与FeO的反应为酸与碱性氧化物的反应，而HI与Fe2O3反应时，由于Fe3+可以氧化I-，还会发生氧化还原反应，原理不同，A正确；
B．根据分析，h为高铁盐，+6价的铁具有强氧化性，可用于饮用水的消毒，还原产物Fe3+可以形成Fe(OH)3胶体，可以净水，B正确；
C．图2装置A管中的导管没有插到液面以下，生成的FeSO4无法压入B管中，不能形成Fe(OH)2，C错误；
D．Fe与硫酸或盐酸反应可以生成亚铁盐（Fe2+），可以被Cl2、H2O2等氧化剂氧化为铁盐（Fe3+），铁盐中加强碱（NaOH等）可以生成Fe(OH)3，均可以一步实现，D正确；
故选C。
6．C
【详解】A．a为单质，黄铜或青铜都是合金，A错误；
B．若a为Fe，则i为亚铁盐，向亚铁盐中逐滴加入NaOH，先生成Fe(OH)2，Fe(OH)2容易被氧化生成Fe(OH)3，故无法得到Fe(OH)2，B错误；
C．若a为铜或铁，则f和g为氢氧化亚铁、氢氧化铁或氢氧化铜，这些物质都是难溶于水的有色物质，C正确；
D．若a为铜或铁，当a为铁时，Fe和FeCl3反应生成FeCl2，此反应不是置换反应，D错误；
故答案选C。
7．C
【详解】A．K4[Fe(CN)6]属于钾盐，由K+和[Fe(CN)6]4-构成，该物质可溶于水，溶液中离子主要存在形式为K+、[Fe(CN)6]4-，A正确；
B．K4[Fe(CN)6]沸点为104.2℃，在104.2℃以上即变为气体逸出，故烹饪时不必担心食盐中的K4[Fe(CN)6]转化为剧毒物质，B正确；
C．在空气中灼烧K4[Fe(CN)6]，Fe(II)会被氧化为Fe(III)，不会生成FeO，C错误；
D．K4[Fe(CN)6]可与稀硫酸反应可生成K2SO4、FeSO4和HCN，D正确；
故选C。
8．C
【分析】考查侯德榜制碱原理。浓氨水中加入NaCl、CO2，发生如下反应，同种条件下，碳酸氢钠溶解度比其他物质小，可通过过滤将碳酸氢钠晶体分离，再将其加热分解生成碳酸钠、二氧化碳、水。
【详解】A．流程中的“气体”是CO2，可以循环使用，A项正确；
B．同种条件下，碳酸氢钠溶解度比其他物质小，所以碳酸氢钠沉淀析出，B项正确；
C．根据溶解度图，氯化铵溶解度随温度升高逐渐增大明显，应用降温结晶的方式分离，并且氯化铵受热易分解，不宜用蒸发结晶，C项错误；
D．母液中含有氯化钠、氯化铵，向溶液中加入氯化钠粉末，会增加溶液中氯离子浓度使得氯化铵析出，D项正确；
故答案选C 。
9．B
【分析】辉钼矿(主要含有MoS2以及少量ReS2、CuReS4、FeS、SiO2等)在空气中氧化焙烧，生成SO2和SiO2、Re2O7、MoO3、CuO、Fe3O4等；用氨水浸出，Re2O7、MoO3转化为NH4ReO4、(NH4)2MoO4，SiO2、CuO、Fe3O4成为滤渣；浸出液采用离子交换、解吸，可得到NH4ReO4，重结晶去除杂质，进行电沉积，在阴极得到铼。
【详解】A．ReS2中Re显+2价、S显-1价，“氧化焙烧”时，Re2O7中Re显+7价，SO2中S显+4价，则ReS2反应后的氧化产物为Re2O7和SO2，A正确；
B．若改用NaOH溶液代替氨水“浸出”，则SiO2也会溶解在NaOH溶液中，滤渣成分将发生改变，B错误；
C．由MoS2生成MoO3，Mo由+2价升高到+6价，S由-1价升高到+4价，则生成1mol MoO3，转移14mol电子，C正确；
D．“电沉积”后，NH4ReO4中+7价铼将获得电子，所以在阴极生成金属铼，D正确；
故选B。
10．C
【详解】A．Na2S2O4遇水会发生剧烈反应并燃烧，且有刺激性气味气体产生，则表明反应能提供引发燃烧的热量，所以发生的是放热反应，燃烧时产生的刺激性气味的气体应是SO2，A正确；
B．Na2S2O4含有金属离子和酸根离子，应属于盐，在该化合物中，S元素平均显+4价，位于-2和+6之间，则既有氧化性又有还原性，B正确；
C．Na2S2O4中S元素价态能升高，则具有还原性，能被强氧化剂氧化，新制氯水、浓硝酸都具有强氧化性，所以都能将Na2S2O4氧化，C错误；
D．题中信息显示：将甲酸和NaOH溶液混合，再通入SO2气体，会得到保险粉，S元素价态降低，则甲酸中的C元素价态应升高，从而生成CO2气体，所以制备保险粉的反应为，D正确；
故选C。
11．B
【详解】A．由图可知，i、a、b、c分别为HNO3、H2S、S、SO2；HNO3具有强氧化性，H2S、S、SO2均具有一定的还原性，故在一定条件下均可以发生反应，A正确；
B．e的浓溶液为浓硫酸具有酸性、强氧化性、吸水性；c、f、g分别为SO2、NH3、NO，浓硫酸能和氨气反应，故不可干燥氨气，B错误；
C．NO与CO在汽车催化转化器中会转化成两种无毒气体氮气和二氧化碳，C正确；
D．h为二氧化氮，能和氢氧化钠反应，实验室中产生的二氧化氮可用NaOH溶液吸收，D正确；
故选B。
12．D
【分析】高钾明矾石粉碎增大接触面积，加入硫粉进行焙烧得到SO2、SO3，加入KOH发生反应的离子方程式为，则加入KOH溶液产生的浸渣为，浸液中的离子为、、，加入溶液X调节溶液pH使变为白色沉淀，则溶液X为，过滤得到白色固体，灼烧得到，滤液经过蒸发结晶可得到硫酸钾固体，据此答题。
【详解】A．焙烧时反应的化学方程式为，A项错误；
B．浸液中存在的离子为、、，加入溶液X调节溶液pH使变为白色沉淀，B项错误；
C．白色固体灼烧得到，则化合物Y为，为铝热剂用于焊接铁轨，C项错误；
D．可溶于水制得硫酸溶液，溶液X为，则可回收利用后应用于本流程，D项正确；
答案选D。
【命题意图】本题以高钾明矾石制备硫酸钾的工艺流程为载体，考查了学生对化学工艺流程、元素性质的分析和应用。其中各步流程的分析是本题的亮点和难点。准确提取工艺流程中的关键信息并正确分析是解题的关键。
13．A
【详解】①，和水不反应，不能实现转化，错误；
②，，能实现转化，正确；
③，，丙不能直接转化为甲，不能实现转化，错误；
④，，能实现转化，正确。
答案选A。
14．D
【分析】实验2、3、4说明铁与铁氰化钾溶液能直接反应，实验1说明铁粉表面氧化膜阻碍了铁与铁氰化钾溶液的反应，实验3说明氯离子能破坏铁粉表面的氧化膜，有利于铁与铁氰化钾溶液的反应。
【详解】A．由分析可知，实验1中长时间无蓝色沉淀出现能是因为铁粉表面的氧化膜阻碍了铁与铁氰化钾溶液的反应，故A正确；
B．由分析可知，氯离子能破坏铁粉表面的氧化膜，有利于铁与铁氰化钾溶液的反应，故B正确；
C．由分析可知，实验2、3、4说明铁与铁氰化钾溶液能直接反应，故C正确；
D．铁、碳、氯化钠溶液组成的原电池中，氯化钠溶液电离出的氯离子会破坏铁表面的氧化膜，若直接向原电池中滴加铁氰化钾溶液，铁与铁氰化钾溶液能直接反应，无法检验溶液中是否存在亚铁离子，不能检验是否发生原电池反应，故D错误；
故选D。
15．B
【分析】A制备氯气，B装置除氯气中的氯化氢，C装置干燥氯气，D中锡和氯气在加热条件下反应生成SnCl4蒸气，E装置收集SnCl4，F装置吸收氯气，防止污染。
【详解】A．KClO3晶体不是块状固体，它和浓盐酸反应的发生装置不能使用启普发生器，B中盛放饱和食盐水，除去中的氯化氢气体；C中盛放浓硫酸，除去中的水蒸气；F中盛放浓NaOH溶液，用于尾气的吸收，故A正确；
B．极易水解，故除去中的部分应选择蒸馏操作，故B错误；
C．当观察到装置F上方出现黄绿色气体现象时，此时装置中的空气被排空，才开始点燃酒精灯，则可防止锡被O2氧化，待锡熔化后适当增大氯气流量，目的是加快反应速率，故C正确；
D．为防止F装置中的水蒸气进入收集器，使水解，产品变质，在装置E、F之间添加一个装浓硫酸的洗气瓶，故D正确；
选B。
16．A
【详解】A．浓硝酸具有挥发性，挥发出的硝酸也能与碘化钾溶液反应生成遇淀粉溶液变蓝色的碘，则淀粉碘化钾溶液变蓝色不能说明浓硝酸分解生成二氧化氮，故A符合题意；
B．铜与浓硫酸共热反应生成的二氧化硫具有漂白性，能使品红溶液褪色，则品红溶液褪色能说明铜与浓硝酸共热反应生成二氧化硫，故B不符合题意；
C．浓氢氧化钠溶液与氯化铵溶液共热反应生成能使酚酞溶液变红的氨气，则酚酞溶液变红能说明浓氢氧化钠溶液与氯化铵溶液共热反应生成氨气，故C不符合题意；
D．乙醇具有挥发性，挥发出的乙醇不能与溴水反应，则2—溴丙烷与氢氧化钠乙醇溶液共热发生消去反应生成能使溴水褪色的丙烯气体，则溴水褪色能说明2—溴丙烷与氢氧化钠乙醇溶液共热发生消去反应生成丙烯，故D不符合题意；
故选A。
17．D
【详解】A．根据反应机理的图示知，含N分子发生的反应有NO+ OOH=NO2+ OH、NO+NO2+H2O=2HONO、NO2+ C3H7=C3H6+HONO、HONO=NO+ OH，含N分子NO、NO2、HONO中N元素的化合价依次为+2价、+4价、+3价，上述反应中均有元素化合价的升降，都为氧化还原反应，一定有电子转移，A项正确；
B．根据图示，由NO生成HONO的反应历程有2种，B项正确；
C．NO是催化剂，增大NO的量，C3H8的平衡转化率不变，C项正确；
D．无论反应历程如何，在NO催化下丙烷与O2反应制备丙烯的总反应都为2C3H8+O22C3H6+2H2O，当主要发生包含②的历程时，最终生成的水不变，D项错误；
答案选D。
18．D
【分析】CuS精矿(含有杂质Zn、Fe元素)在高压O2作用下，用硫酸溶液浸取，CuS反应产生为CuSO4、S、H2O，Fe2+被氧化为Fe3+，然后加入NH3调节溶液pH，使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀，而Cu2+、Zn2+仍以离子形式存在于溶液中，过滤得到的滤渣中含有S、Fe(OH)3；滤液中含有Cu2+、Zn2+；然后向滤液中通入高压H2，根据元素活动性：Zn＞H＞Cu，Cu2+被还原为Cu单质，通过过滤分离出来；而Zn2+仍然以离子形式存在于溶液中，再经一系列处理可得到Zn单质。
【详解】A．经过上述分析可知固体X主要成分是S、Fe(OH)3，金属M为Zn，A正确；
B．CuS难溶于硫酸，在溶液中存在沉淀溶解平衡CuS(s)Cu2+(aq)+S2-(aq)，增大O2的浓度，可以反应消耗S2-，使之转化为S，从而使沉淀溶解平衡正向移动，从而可促进金属离子的浸取，B正确；
C．根据流程图可知：用NH3调节溶液pH时，要使Fe3+转化为沉淀，而Cu2+、Zn2+仍以离子形式存在于溶液中，结合离子沉淀的pH范围，可知中和时应该调节溶液pH范围为3.2～4.2，C正确；
D．在用H2还原Cu2+变为Cu单质时，H2失去电子被氧化为H+，与溶液中OH-结合形成H2O，若还原时增大溶液的酸度，c(H+)增大，不利于H2失去电子还原Cu单质，因此不利于Cu的生成，D错误；
故合理选项是D。
19．A
【详解】A．通入CO2气体依次发生反应CO2+Na2CO3+H2O=2NaHCO3、CaCO3+H2O+CO2=Ca(HCO3)2，由于在相同温度下NaHCO3的溶解度小于Na2CO3，最终瓶中仍有白色晶体析出，不会得到澄清溶液，A项选；
B．通入Cl2，发生反应Cl2+2FeCl2=2FeCl3、2FeCl3+Fe=3FeCl2，最终Fe消失得到澄清溶液，B项不选；
C．通入HCl，在酸性条件下会表现强氧化性，发生离子反应：3Cu+8H++2=3Cu2++2NO↑+4H2O，最终Cu消失得到澄清溶液，C项不选；
D．AgCl在水中存在溶解平衡AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)，通入NH3后，Ag+与NH3结合成[Ag(NH3)2]+，使溶解平衡正向移动，最终AgCl消失得到澄清溶液，D项不选；
答案选A。
20．C
【详解】A．样品若为NaCl，依然会出现白色沉淀，A错误；
B．氯化钠电离出的氯离子也可以被酸性高锰酸钾氧化，而使其褪色，B错误；
C．亚硝酸有氧化性，可以把二价铁氧化为三价铁，溶液变为黄色，C正确；
D．稀硝酸可以把亚硫酸根离子氧化为硫酸根离子，再加入氯化钡可以生成硫酸钡白色沉淀，D错误；
故选C。高考化学热点情景汇编-专题四元素及其化合物
专题四 元素及其化合物
【新情景热点】
近期，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心纳米金属科学家工作室纳米金属研究团队基于前期在金属中发现的弛豫晶界的反常热稳定性(Science， 2018)、受限晶体结构(Science， 2020)、以及受限晶体结构的抑制原子扩散效应(Science， 2021)等结果，发现晶界结构调控是改善材料力学性能的一个新途径。团队快速聚焦这一新型结构在高温合金中的应用，并最终在晶界抗蠕变这一科学难题研究上取得重要突破。
通过塑性变形方法制备的纳米晶，只有当其晶粒尺寸小到一定程度后，才会激发晶界的自发弛豫(*弛豫，为物理学用语，指的是在某一个渐变物理过程中，从某一个状态逐渐地达到另一个能量更低的状态的过程)。而传统塑性变形方法根本无法触及这一维度，因此，如何有效细化晶粒成为摆在科研人员面前的首要问题。
研究人员利用自主研发的特种塑性变形技术，通过施加低温、高应变速率变形条件，成功在一种商用单相高温合金Ni-Co-Cr-Mo(MP35N)中将晶粒细化至9nm，晶界结构发生明显弛豫。弛豫后，晶界呈现低指数平直界面特征，且与晶内高密度孪晶/层错形成稳定晶界网络。
研究发现，弛豫态晶界在热及热/力耦合下均保持稳定，大幅提升了高温合金的高温强度、高温蠕变等关键力学性能。该结构在700℃、1GPa应力下的蠕变速率可低至10-7s-1，显著优于目前常用变形高温合金的性能。
【新情景试题汇编】
1．下列制备气体的装置、实验分析及评价均正确的是
选项 实验目的 实验装置 实验分析及评价
A 制 的酸性大于，不稳定，易分解出，可用该装置制取，且可以随开随用、随关随停
B 制NO 通入可排除空气，防止NO与反应生成，用该装置可制取纯净的NO
C 制 CaO与水反应，使溶剂(水)减少；反应放热，促使分解。可用此装置快速制备少量
D 制 作氧化剂、HCl作还原剂，实验室常用该装置制备
A．A B．B C．C D．D
2．根据下列实验操作和现象不能得出相应结论的是
选项 实验操作和现象 结论
A 向溶液X中滴加少量NaOH稀溶液，将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，石蕊试纸不变蓝 不能确定溶液X中是否存在
B 加热蒸干氯化铁溶液得到红褐色固体 加热时氯化铁发生水解反应
C 将2体积SO2和2体积O2混合通入装有灼热V2O5的容器中充分反应，产物依次通过BaCl2溶液和品红溶液，前者产生白色沉淀，后者褪色 说明SO2和O2的反应有一定的限度
D 将用稀硫酸酸化的KMnO4溶液滴入Fe(NO3)2溶液中，溶液变黄 氧化性：KMnO4>Fe3+
A．A B．B C．C D．D
3．铵明矶 是分析化学常用基准试剂，其制备过程如下。下列分析不正确的是
A．过程I反应：
B．检验溶液B中阴离子的试剂仅需 溶液
C．若省略过程II， 则铵明矾产率明显减小
D．向铵明矾溶液中逐滴加入溶液并加热，先后观察到： 刺激性气体逸出白色沉淀生成白色沉淀 消失
4．某实验小组为验证红热的铁与水蒸气发生了化学反应，设计如下两个实验方案：方案一：检验生成了氢气；方案二：检验生成了磁性氧化铁，实验流程如图所示。下列说法错误的是
A．将反应后的气体通入肥皂液中，若产生气泡，则说明铁与水蒸气反应产生气体
B．流程中加入足量CuSO4溶液的目的是除掉未反应的铁
C．现象1为产生蓝色沉淀，现象2为溶液变为红色
D．红热的铁丝与水蒸气反应，当转移电子数为8NA时，理论上生成4 mol H2
5．价类二维图是学习元素及其化合物知识的重要模型和工具。图1为某常见金属单质及其部分化合物的价类二维图。下列推断不合理的是
A．b，c均可与氢碘酸反应，但反应原理不同
B．h具有强氧化性，可用于饮用水的消毒，还原产物可以净水
C．可通过图2装置制备物质e，且较长时间不易被氧化
D．a→f→g→d的每步转化均可一步实现
6．下图表示Cu或Fe元素不同的化合价与物质类别的关系。下列说法正确的是
A．a可以是黄铜或青铜
B．若a为铁，向ⅰ的溶液中逐滴加入NaOH溶液即可制备f
C．若a为铜或铁，f和g一定是难溶于水的有色物质
D．若a为铜或铁，a与j的反应一定是置换反应
7．食品安全国家标准规定，K4[Fe(CN)6]允许作为食盐的抗结剂，最大使用量为0.01g/kg。已知K4[Fe(CN)6]的熔点70℃、沸点104.2℃，400℃以上分解：3K4[Fe(CN)6]12KCN+Fe3C+5C+3N2↑，KCN有剧毒。下列关于K4[Fe(CN)6]的推测不合理的是
A．可溶于水，溶液中离子主要存在形式为K+、[Fe(CN)6]4-
B．烹饪时不必担心食盐中的K4[Fe(CN)6]转化为剧毒物质
C．在空气中灼烧，生成K2CO3、FeO、CO2和N2
D．与稀硫酸反应可生成K2SO4、FeSO4和HCN
8．某化学兴趣小组模拟侯氏制碱法进行实验，流程如下图。下列说法不正确的是
A．流程中的“气体”经分离后可以循环使用
B．生成的化学方程式为：
C．获得纯净晶体的操作为蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥
D．向“母液”中加入NaCl粉末的目的是使充分析出沉淀
9．铼(Re)是一种极其稀少的贵金属。一种以辉钼矿(主要含有MoS2以及少量ReS2、CuReS4、FeS、SiO2等)为原料制备铼的工艺流程如下：
已知“氧化焙烧”后成分有：SiO2、Re2O7、MoO3、CuO、Fe3O4，其中Re2O7、MoO3与氨水反应分别生成NH4ReO4、(NH4)2MoO4。
下列说法错误的是
A．“氧化焙烧”时，ReS2反应后的氧化产物为Re2O7和SO2
B．若改用NaOH溶液代替氨水“浸出”，滤渣成分不变
C．由MoS2生成1mol MoO3，转移14mol电子
D．“电沉积”后，金属铼在阴极生成
10．连二亚硫酸钠(Na2S2O4)也称保险粉，该物质不溶于乙醇，溶于氢氧化钠溶液，遇少量水或暴露在潮湿的空气中会发生剧烈反应并燃烧，且有刺激性气味气体产生；将甲酸和NaOH溶液混合，再通入SO2气体，会得到保险粉。下列说法错误的是
A． Na2S2O4遇水所发生的是放热反应，燃烧时会有SO2产生
B． Na2S2O4属于盐，既有氧化性又有还原性
C． Na2S2O4能和新制氯水反应，但不能和浓硝酸反应
D．制备保险粉的反应为
11．部分含氮、硫元素的化合物的价-类二维图如图所示。下列关于各物质的说法错误的是。
A．i在一定条件下均可以与a、b、c发生反应
B．e的浓溶液可用于干燥c、f、g
C．g与CO在汽车催化转化器中会转化成两种无毒气体
D．实验室中产生的h可用NaOH溶液吸收
12．硫酸钾是一种重要的无氯优质钾肥，利用某高钾明矾石制备硫酸钾的工艺流程如下：
已知：高钾明矾石的主要成分为和少量。下列说法正确的是
A．焙烧时反应的化学方程式为
B．调节pH的目的是使和完全沉淀
C．化合物Y可制成铝热剂用于焊接铁轨
D．可回收利用后应用于本流程
13．甲、乙、丙、丁、戊的相互转化关系如图所示(反应条件略去，箭头表示一步转化)。下列各组物质中，不满足图示转化关系的是
甲 乙 丙 戊
①
②
③ NaOH溶液 溶液 过量
④ Na
A．①③ B．②③ C．②④ D．①④
14．遇会生成蓝色沉淀，因此常用于的检验。文献显示：具有氧化性，可以氧化；还原性Fe大于。
某科研小组探究Fe与能否直接反应的实验如下：
实验1：取加热至沸腾并快速冷却的溶液(加热、冷却过程中溶液颜色无变化)于试管中，并加入1mL的苯，再加入铁粉，长时间无蓝色沉淀出现。
实验2：在“实验1”中，若使用砂纸打磨过的铁粉，一会儿就出现蓝色沉淀。
实验3：在“实验1”中，若加少量NaCl，立即出现蓝色沉淀；若换成加入或；则不出现蓝色沉淀。
实验4：在“实验1”中，若将铁粉换成在稀硫酸中反应一段时间的铁片，立即出现蓝色沉淀。
下列说法错误的是
A．实验1中长时间无蓝色沉淀出现，可能是因为铁粉表面有氧化膜
B．可能起破坏铁粉表面氧化膜的作用
C．Fe与可以直接反应
D．在Fe、C、NaCl溶液组成的原电池中，通过直接滴加溶液至电解质溶液中的方法，可以检验是否发生原电池反应
15．无水四氯化锡(SnCl4)可用于制作FTO导电玻璃。实验室可用熔融的锡与氯气反应制备SnCl4，装置如图
已知：①Sn、SnCl2、SnCl4有关的物理性质如下表所示：
物质 熔点/℃ 沸点/℃ 颜色、状态
Sn 232 2260 银白色固体
246 623 无色晶体
114 无色液体
②Sn的性质与Fe相似；SnCl4在空气中极易水解；Cl2易溶于SnCl4。
下列关于上述实验说法错误的是
A．A装置不能换成启普发生器，C中盛放浓硫酸，F中盛放浓NaOH溶液
B．收集器中收集到的液体略显黄色，是因为有部分Cl2溶解在了SnCl4中，可加入饱和Na2SO3溶液萃取提纯SnCl4
C．当观察到装置F上方出现黄绿色气体现象时才开始点燃酒精灯，待锡熔化后适当增大氯气流量，目的是加快反应速率
D．本实验装置有缺陷，需要改进，应在装置E、F之间添加一个装浓硫酸的洗气瓶
【高考真题再现】
(2022·北京·高考真题)
16．利用如图所示装置(夹持装置略)进行实验，b中现象不能证明a中产物生成的是
a中反应 b中检测试剂及现象
A 浓分解生成 淀粉溶液变蓝
B 与浓生成 品红溶液褪色
C 浓与溶液生成 酚酞溶液变红
D 与乙醇溶液生成丙烯 溴水褪色
A．A B．B C．C D．D
(2022·山东·高考真题)
17．在NO催化下，丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是
A．含N分子参与的反应一定有电子转移
B．由NO生成的反应历程有2种
C．增大NO的量，的平衡转化率不变
D．当主要发生包含②的历程时，最终生成的水减少
(2022·山东·高考真题)
18．高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉。以硫化铜精矿(含Zn、Fe元素的杂质)为主要原料制备Cu粉的工艺流程如下，可能用到的数据见下表。
开始沉淀pH 1.9 4.2 6.2
沉淀完全pH 3.2 6.7 8.2
下列说法错误的是
A．固体X主要成分是和S；金属M为Zn
B．浸取时，增大压强可促进金属离子浸出
C．中和调pH的范围为3.2~4.2
D．还原时，增大溶液酸度有利于Cu的生成
(2022·山东·高考真题)
19．某同学按图示装置进行实验，欲使瓶中少量固体粉末最终消失并得到澄清溶液。下列物质组合不符合要求的是
气体 液体 固体粉末
A 饱和溶液
B 溶液
C 溶液
D
A．A B．B C．C D．D
(2022·浙江·高考真题)
20．亚硝酸钠俗称“工业盐”，其外观、口感与食盐相似，人若误服会中毒。现将适量某样品(成分为亚硝酸钠或氯化钠)溶于水配成溶液，分别取少量该溶液于试管中进行实验。下列方案设计、现象和结论都正确的是
方案设计 现象和结论
A 先加入少量溶液，再加溶液和足量稀硝酸，振荡 若产生白色沉淀，则样品为亚硝酸钠
B 加到少量溶液中，再加硫酸酸化，振荡 若溶液褪色，则样品为亚硝酸钠
C 先加到少量溶液中，再加入稀盐酸酸化，振荡 若溶液变黄色，则样品为亚硝酸钠
D 先加入少量溶液，再加入溶液和稀硝酸，振荡 若产生白色沉淀，则样品为亚硝酸钠
A．A B．B C．C D．D
