作业验收评价(36) 同主族元素的递变规律及相关性质(Word练习)-【新高考方案】2027年高考化学一轮总复习

**基本信息** 聚焦同主族元素递变规律，以元素性质、晶体结构、工业流程为载体，融合化学观念与科学思维，实现从基础到应用的逻辑递进。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |选择题|4题|元素位置与性质判断、实验原理分析|从周期表分区→晶体性质→实验方法，构建结构-性质关联| |非选择题|3题|工艺流程、晶胞计算、氧化还原推导|以Bi/As/Ge为案例，串联价层电子排布、沉淀平衡、杂化理论，形成元素应用闭环|

作业验收评价(三十六)　同主族元素的递变规律及相关性质 一、选择题 1.我国科学家对量子材料的研究处于国际领先水平,近年来对石墨烯、硅烯、锗烯等低维量子材料的研究发展迅速。下列说法不正确的是 (　　) A.硅和锗都位于金属和非金属元素分界线处,属于d区元素 B.单质熔点比较:C>Si C.X射线衍射实验可确定石墨烯的晶体结构 D.石墨烯是只有一个碳原子直径厚度的单层石墨 2.(2026·盐城模拟)废旧铅酸蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2。为了保护环境,充分利用铅资源,通过如图流程实现铅的回收,其中HAc是醋酸。下列说法不正确的是 (　　) A.“铅膏”中PbO2主要来源于该电池的正极材料 B.“酸浸”步骤中利用的原理之一是醋酸酸性大于碳酸 C.“酸浸”中的H2O2作氧化剂 D.“沉铅”后的滤液焰色试验呈黄色 3.镀锡铜箔中锡回收具有极高的价值。实验室回收并制备SnO2的流程如图。下列说法错误的是 (　　) 已知:“浸取”过程得到具有强还原性的Sn2+;“水解”制得Sn(OH)4沉淀。 A.向浸取液中分次加入镀锡铜箔,可减少铜粉覆盖反应物,提高浸取率 B.“氧化”过程使用的试剂X可以是H2O2 C.“滤液”经处理后可循环使用 D.“550 ℃”需要用到的仪器主要有:蒸发皿、酒精灯、玻璃棒 4.微生物在电子供体的作用下可将Sb(+5)(存在形式为Sb)还原为更易被去除的Sb(+3)(最终转化为Sb2S3去除),根据电子供体的不同可分为自养还原和异养还原,为去除水中的锑(+5)酸盐,某课题组建立升流式硫自养固定床生物反应器,其反应机理如图所示。下列说法正确的是 (　　) A.该反应器可以实现S的循环利用 B.发生歧化反应时生成1 mol S,理论上需要3 mol S参与反应 C.生成Sb2S3沉淀的离子方程式为3H2S+2Sb3+==Sb2S3↓+6H+ D.Sb(+5)的去除过程中每一步都发生了氧化还原反应 二、非选择题 5.(15分)(2026·安徽安庆模拟预测)铋(Bi)及其化合物在电子材料等领域有着广泛作用。以某铋矿(主要成分为BixOy、MnSO4,主要杂质为Fe2O3和SiO2)制取BixOy并回收锰的工艺流程如下: 按要求回答下列问题。 (1)元素Bi较同主族N的周期数大4,写出基态Bi原子的价层电子排布式:　　　　　　。  (2)滤渣1的主要成分的晶体类型为　　　　　　。  (3)“还原”步骤中Bi粉的作用为　　　　　　 　。  (4)已知BiCl3在2.0<pH<11.0的环境中,易水解成BiOCl沉淀。写出该反应的化学方程式: 　。  (5)已知:常温下,Ksp=[Fe(OH)2]=5×10-17;“沉铋”步骤得到BiOCl沉淀。此“沉铋”步骤控制溶液的pH范围为　　　　　　　　。  (6)BixOy(相对分子质量为M)的立方晶胞结构如图所示(棱长为a pm)。BixOy的化学式为　　 　;  晶胞密度为　　　　　 g·cm-3(用含a、M、NA的代数式表示;NA为阿伏加德罗常数的值)。  6.(13分)(2026·湖南邵阳开学考试)从含铜废渣(主要成分为Cu3As)和含砷废渣(主要成分为As2S3)中回收铜和砷的一种流程示意图如下。 资料: Ⅰ.沉铜过程主要发生反应:As2S3+3CuSO4+4H2O==3CuS+2HAsO2+3H2SO4; Ⅱ.HAsO2易分解生成微溶于水的As2O3;随着硫酸浓度增大,As2O3在硫酸溶液中的溶解度变小。 (1)已知As元素位于元素周期表第四周期ⅤA族,下列说法正确的是　　　　。  A.酸性:H3PO4>H3AsO4 B.非金属性:P>S C.原子半径:O>As D.热稳定性:NH3>PH3 (2)升温能加快氧化浸出的速率。温度过高时,浸出速率反而会下降,原因是 　。 (3)“氧化浸出”步骤中,Cu3As被氧化为CuSO4和H3AsO4,离子方程式为 　。  (4)沉铜前,需要对氧化浸出液进行稀释。稀释倍数对沉铜的影响如下图所示。 稀释倍数较小时,滤渣2中As含量较高的原因是　 。  (5)母液中可循环使用的物质是　　　　。  (6)粗三氧化二砷中砷含量的测定 ⅰ.取0.1 g样品于锥形瓶中,加入NaOH溶液,使样品完全溶解; ⅱ.加入适量乙酸铅溶液,消除-2价硫的干扰; ⅲ.用稀硫酸调pH=8,加入3 g碳酸氢钠和淀粉溶液; ⅳ.用c mol·L-1碘溶液(溶质按I2计)将砷氧化至最高价态。向锥形瓶中逐滴滴加碘溶液,消耗碘溶液V mL时,锥形瓶中溶液恰好变蓝且颜色不再变化,该过程中的溶液pH基本不变。 资料:样品中砷只以+3价的形式存在。 ①若样品中有-2价硫,没有步骤ⅱ,测定结果将　　　　(填“偏大”“偏小”或“不变”)。  ②样品中砷的质量分数为　　　　　　(用c、V表示)。  7.(14分)门捷列夫最早预言了具有半导体特性类硅元素锗(32Ge),工业上用精硫锗矿(主要成分为GeS2)制取高纯度锗,其工艺流程如图所示: 已知:①硅和锗是同主族相邻元素,结构和性质类似; ②GeO2·nH2O在5.3 mol·L-1的盐酸中溶解度最小。 (1)基态锗原子的简化电子排布式为　　　　　。晶体锗的晶体类型是　　　　　。  (2)还原时发生反应:3GeS2+2NH33GeS+N2+3H2S,比较键角:NH3大于H2S,其原因是 　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)酸浸时温度不能过高的原因: 　。  (4)氯化除生成GeCl4外,反应还生成SO2,写出相应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　。  (5)GeCl4的Ge—Cl是由锗的　　　　　　　　　轨道与氯的3p轨道重叠形成σ键;GeCl4水解得到GeO2·nH2O,该步骤高纯水不能过量,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (6)如图为Ge单晶的晶胞,设晶胞棱长为a pm,阿伏加德罗常数的值为NA,则该锗晶体的密度计算式为ρ=　　　　　g·cm-3。  答案 评价(三十六)　同主族元素的递变规律及相关性质 1.选A　硅和锗位于金属与非金属分界线处,但属于p区元素,而非d区,故A错误;碳的单质(如金刚石)为共价晶体,C的原子半径小,键能大,故碳的熔点高于硅,故B正确;X射线衍射实验是确定晶体结构的常用方法,X射线衍射实验可确定石墨烯的晶体结构,故C正确;石墨烯是单层石墨结构,厚度为单个碳原子直径,故D正确。 2.选C　从主要含PbSO4、PbO2废旧铅酸蓄电池的铅膏中回收铅资源。通过题图流程可知“脱硫”时利用了沉淀转化原理,将PbSO4转化为PbCO3,便于后面的酸浸。在“酸浸”时H2O2将PbO2还原,最终铅元素全部转化为可溶性的Pb(Ac)2,“沉铅”时将Pb(Ac)2转化为Pb(OH)2,最后Pb(OH)2加热得到PbO。铅酸蓄电池中铅作负极,二氧化铅作正极,“铅膏”中PbO2主要来源于该电池的正极材料,故A正确;“酸浸”步骤中,其中的反应之一是PbCO3+2HAc==Pb(Ac)2+CO2↑+H2O,反应原理是强酸制弱酸,故B正确;“酸浸”中PbO2通过和H2O2、HAc反应转化为Pb(Ac)2,此过程中,Pb元素的化合价降低,PbO2作氧化剂,H2O2作还原剂,故C错误;“沉铅”后的滤液含有Na+,滤液焰色试验呈黄色,故D正确。 3.选D　向浸取液中分次加入镀锡铜箔,可避免铜粉大量堆积覆盖Sn,减少因“包裹”导致的反应不充分,从而提高浸取率,故A正确;“氧化”过程需将Sn2+氧化为Sn4+,H2O2作为绿色氧化剂,可实现此转化(如:Sn2++H2O2+2H+==Sn4++2H2O),故B正确;水解后的滤液含H+(如H2SO4),可返回浸取步骤循环使用,提高原料利用率,故C正确;550 ℃高温煅烧Sn(OH)4需用坩埚(耐高温),而非蒸发皿(适用于低温蒸发),仪器应为坩埚、酒精灯、泥三角等,故D错误。 4.选C　在去除Sb(+5)过程中,最终生成Sb2S3,没有生成S的反应,故S不可以循环利用,故A错误;S单质歧化生成S和H2S,反应的离子方程式为4S+4H2O==3H2S+S+2H+,当生成1 mol S时,理论上需要4 mol S参与歧化反应,故B错误;生成Sb2S3沉淀的离子方程式为3H2S+2Sb3+==Sb2S3↓+6H+,故C正确;Sb(+3)的沉淀去除过程发生了非氧化还原反应,故D错误。 5.解析:某铋矿先水浸提锰,MnSO4溶于水通过过滤分离;用浓盐酸处理浸出固体后过滤,二氧化硅不反应得到滤渣1为SiO2,铋、铁元素反应进入滤液,滤液中含有Fe3+、Bi3+;加入Bi粉处理滤液,Fe3+被还原成Fe2+,过滤后滤液中含有Fe2+、Bi3+;加入NaOH使得铋转化为沉淀过滤分离出来,沉淀加入氢氧化钠溶液脱氯处理得到Bi2O3。(1)元素Bi较同主族N的周期数大4,则为第6周期ⅤA族,基态Bi原子的价层电子排布式为6s26p3。(2)滤渣1为SiO2,是由共价键形成的共价晶体。(3)加入Bi粉处理滤液,将Fe3+还原成Fe2+。(4)BiCl3在2.0<pH<11.0的环境中,易水解成BiOCl沉淀,根据质量守恒可知,还生成HCl,该反应的化学方程式为BiCl3+H2O==BiOCl↓+2HCl。(5)亚铁离子浓度为0.05 mol·L-1,亚铁离子开始沉淀时,c(OH-)==mol·L-1=1×10-7.5 mol·L-1,pOH=7.5,pH=6.5,结合BiCl3在2.0<pH<11.0的环境中易水解成BiOCl沉淀,故“沉铋”步骤控制溶液的pH范围为2.0<pH<6.5。(6)根据“均摊法”,晶胞中含8×+6×=4个Bi、6个O,则晶体化学式为Bi2O3,密度为 g·cm-3=×1030 g·cm-3。 答案:(1)6s26p3　(2)共价晶体　(3)将Fe3+还原成Fe2+ (4)BiCl3+H2O==BiOCl↓+2HCl　(5)2.0<pH<6.5 (6)Bi2O3　 ×1030 6.解析:在酸性条件下,Cu3As被氧化为CuSO4和H3AsO4,过滤后加入含砷废渣,沉铜后过滤,再用二氧化硫将滤液中的砷元素还原得到粗三氧化二砷,据此分析作答。(1)非金属性越强,最高价氧化物的水化物的酸性越强,非金属性P>As,则酸性H3PO4>H3AsO4,A正确;同周期元素从左至右,非金属性逐渐增强,则非金属性S>P,B错误;同周期元素从左至右,原子半径逐渐减小,同主族元素从上到下,原子半径逐渐增大,所以原子半径As>O,C错误;同主族元素从上到下,非金属性逐渐减弱,则非金属性N>P,非金属性越强,简单气态氢化物越稳定,则稳定性NH3>PH3,D正确。(2)过氧化氢受热易分解,温度过高时过氧化氢分解而使过氧化氢浓度降低导致氧化浸出速率降低。(3)Cu3As被过氧化氢在酸性条件下氧化生成CuSO4、H3AsO4和H2O,根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为2Cu3As+11H2O2+12H+==6Cu2++2H3AsO4+14H2O。(4)稀释倍数较小时,溶液中硫酸浓度较大,根据题中已知:HAsO2易分解生成微溶于水的As2O3;随着硫酸浓度的增大,As2O3在硫酸溶液中的溶解度变小,因此滤渣2中As2O3含量较高。(5)在“还原”过程中有硫酸生成,氧化浸出中需要消耗硫酸,因此能循环使用的物质是硫酸。(6)①若样品中有-2价硫,则碘标准液还需要氧化-2价硫导致标准液消耗体积偏大,最后测定结果偏大。②加入NaOH溶液,As2O3转化为Na3AsO3,滴定时砷氧化至最高价态,根据原子守恒和得失电子守恒得n(As)=n(As)=n(I2)=cV×10-3 mol,则样品中As的质量分数为×100%=75cV%。 答案:(1)AD　(2)过氧化氢受热易分解,温度过高时过氧化氢分解而使过氧化氢浓度降低导致氧化浸出速率降低 (3)2Cu3As+11H2O2+12H+==6Cu2++2H3AsO4+14H2O (4)HAsO2易分解生成微溶于水的As2O3,随着硫酸浓度的增大,As2O3在硫酸溶液中的溶解度变小　(5)硫酸　(6)①偏大　②75cV% 7.解析:精硫锗矿粉碎,然后在氮气氛围中加热至800 ℃升华,得到GeS2,GeS2在825 ℃条件下被氨气还原为GeS,氨气被氧化为氮气;GeS加入浓硝酸酸浸后,被浓硝酸氧化生成粗GeO2,600 ℃条件下GeO2与SOCl2发生氯化得到GeCl4,GeCl4与高纯水反应生成GeO2·nH2O,GeO2·nH2O在200 ℃下发生脱水生成GeO2,GeO2被氢气还原得到Ge,据此分析解答。(1)基态锗原子位于第四周期第ⅣA族,简化电子排布式为[Ar]3d104s24p2,晶体锗的晶体类型是共价晶体。(2)NH3的键角大于H2S,其原因是NH3和H2S分子中心原子都是sp3杂化,但N上有1个孤电子对,而S上有2个孤电子对,孤电子对越多,对成键电子对排斥越大,H2S分子键角相对较小。(3)酸浸时温度不能过高的原因是浓硝酸受热易挥发、易分解。(4)氯化除生成GeCl4外,反应还生成SO2,相应的化学方程式为GeO2+2SOCl2GeCl4+2SO2。(5)GeCl4的Ge—Cl是由锗的sp3杂化轨道与氯的3p轨道重叠形成σ键,GeCl4水解得到GeO2·nH2O,该步骤高纯水不能过量,原因是会使得到的盐酸浓度小于5.3 mol·L-1,增大GeO2·nH2O的溶解量,最终使锗产率降低。(6)由晶胞结构图可知晶胞中含有8个Ge原子,设晶胞棱长为a pm=a×10-10 cm,该锗晶体的密度计算式为ρ== g·cm-3。 答案:(1)[Ar]3d104s24p2　共价晶体 (2)NH3和H2S分子中心原子都是sp3杂化,但N上有1个孤电子对,而S上有2个孤电子对,孤电子对越多,对成键电子对排斥越大,H2S分子键角相对较小　(3)浓硝酸受热易挥发、易分解 (4)GeO2+2SOCl2GeCl4+2SO2 (5)sp3杂化　会使得到的盐酸浓度小于5.3 mol·L-1,增大GeO2·nH2O的溶解量,最终使锗产率降低　(6) 6 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $