专题3元素及其化合物第1讲金属元素及其化合物提能力.doc

1.如图所示，两圆圈相交的阴影部分表示圆圈内物质相互发生的反应。钠及其氧化物的物质的量均为0.1 mol，水的质量为100 g。下列说法正确的是(　　)
A．甲、乙、丙都属于氧化还原反应
B．甲反应的离子方程式为：
Na＋2H2O===Na＋＋2OH－＋H2↑
C．丙充分反应，能产生0.05 mol O2，电子转移0.1 mol
D．甲、乙、丙充分反应后所得溶液的质量分数分别为w1、w2、w3，则：2w1＝w2＝w3
解析：乙不是氧化还原反应，A不正确；B项中离子方程式电荷不守恒，不正确；D项中所得溶液质量分数的关系为2w1>w2＝w3，不正确。
答案：C
2．某化学教师为“氯气与金属钠反应”设计了如图所示装置与操作以替代相关的课本实验操作：先给钠预热，到钠熔融成圆球时，撤火，通入氯气，即可见钠着火燃烧，并产生大量白烟。以下叙述错误的是(　　)

A．钠着火燃烧产生苍白色火焰
B．反应生成的大量白烟是氯化钠晶体
C．管中部塞一团浸有NaOH溶液的棉球是用于吸收过量的氯气，以免其污染空气
D．管右端棉球处颜色变化可判断氯气是否被碱液完全吸收
解析：A项错误，钠燃烧的火焰颜色为黄色；B项正确，通入氯气，钠着火燃烧，生成大量白烟，反应为2Na＋Cl22NaCl，生成的大量白烟是氯化钠晶体；C项正确，浸有NaOH溶液的棉球是用于吸收过量的氯气，以免其污染空气，Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O；D项正确，若氯气完全被吸收，则棉球颜色不会变蓝，若吸收不完全，Cl2＋2KI===2KCl＋I2，I2会使淀粉变蓝。
答案：A
3．化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法不正确的是
(　　)
A．明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化
B．在海轮外壳上镶入锌块，可减缓船体的腐蚀速率
C．MgO的熔点很高，可用于制作耐高温材料
D．电解MgCl2饱和溶液，可制得金属镁
解析：A项，Al3＋水解可得Al(OH)3，起净水作用；B项，镶入锌块，相当于牺牲阳极的阴极保护法；C项，利用了MgO熔点高的性质；D项，电解MgCl2溶液最终会得到Mg(OH)2而非Mg。
答案：D
4．[双选题]将1.12 g铁粉加入25 mL 2 mol/L氯化铁溶液中，充分反应后，其结果是(　　)
A．铁有剩余，溶液呈浅绿色，Cl－浓度基本不变
B．往溶液中滴入无色KSCN溶液，显红色
C．Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为5∶1
D．氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2
解析：n(Fe)＝＝0.02 mol，n(Fe3＋)＝25 mL×10－3 L/mL×2 mol/L＝0.05 mol，由反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋可知Fe3＋过量，加入KSCN显红色．溶液中n(Fe2＋)＝0.06 mol，溶液中n(Fe3＋)＝0.05 mol－2n(Fe)＝0.01 mol，氧化产物与还原产物物质的量之比为1∶2。
答案：BD
5．化学兴趣小组对某品牌牙膏中摩擦剂成分及其含量进行以下探究：
查得资料：该牙膏摩擦剂由碳酸钙、氢氧化铝组成；牙膏中其他成分遇到盐酸时无气体产生。
Ⅰ.摩擦剂中氢氧化铝的定性检验。
取适量牙膏样品，加水充分搅拌、过滤。
(1)往滤渣中加入过量NaOH溶液，过滤。氢氧化铝与NaOH溶液反应的离子方程式是
________________________________。
(2)往(1)所得滤液中先通入过量二氧化碳，再加入过量稀盐酸。观察到的现象是
________________________________________________________________________。
Ⅱ.牙膏样品中碳酸钙的定量测定。
利用如图所示装置(图中夹持仪器略去)进行实验，充分反应后，测定C中生成的BaCO3沉淀质量，以确定碳酸钙的质量分数。

依据实验过程回答下列问题：
(3)实验过程中需持续缓缓通入空气。其作用除了可搅拌B、C中的反应物外，还有
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)C中反应生成BaCO3的化学方程式是_____________________________________
________________________________________________________________________。
(5)下列各项措施中，不能提高测定准确度的是________(填标号)。
a．在加入盐酸之前，应排净装置内的CO2气体
b．滴加盐酸不宜过快
c．在A～B之间增添盛有浓硫酸的洗气装置
d．在B～C之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置
(6)实验中准确称取8.00 g样品三份，进行三次测定，测得BaCO3平均质量为3.94 g。则样品中碳酸钙的质量分数为________。
(7)有人认为不必测定C中生成的BaCO3质量，只要测定装置C在吸收CO2前后的质量差，就可以确定碳酸钙的质量分数。实验证明按此方法测定的结果明显偏高，原因是
________________________________________________________________________。
解析：本题考查了铝盐、偏铝酸盐及CO2的性质，考查了考生的观察能力、分析判断能力和实验评价能力。通入过量CO2时会产生Al(OH)3沉淀和HCO，再加入过量稀盐酸，沉淀溶解同时有气体产生。B中生成的CO2气体，在除去了CO2的空气的作用下，可全部排入到C中与Ba(OH)2反应，提高实验的准确性。B中反应发生前，装置内若残留有CO2，会影响测量的准确度；滴加盐酸过快，有可能导致CO2不能被C中Ba(OH)2全部吸收；因水对BaCO3质量不产生影响，Ba(OH)2又是足量的，故挥发出的HCl不会影响CO2的吸收，答案为c、d。3.94 g BaCO3的物质的量是0.02 mol，由碳守恒知样品中含有0.02 mol CaCO3，质量为2 g，其质量分数为25%。直接测量C装置实验前后的质量，可求出生成的CO2的质量，但因从B中出来的还有水蒸气、HCl气体等，会导致测量结果偏高。
答案：(1)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O或Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－
(2)通入CO2气体有白色沉淀生成；加入盐酸有气体产生、沉淀溶解
(3)把生成的CO2全部排入C中，使之完全被Ba(OH)2溶液吸收
(4)Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O
(5)c、d
(6)25%
(7)B中的水蒸气、HCl气体等进入装置C中(或其他合理答案)

(限时45分钟，满分100分)
一、选择题(本题包括7小题，每小题6分，共42分)
1．下列叙述正确的是(　　)
A．Fe分别与氯气和稀盐酸反应所得氯化物相同
B．K、Zn分别与不足量的稀硫酸反应所得溶液均呈中性
C．Li、Na、K的原子半径和密度随原子序数的增加而增大
D．C、P、S、Cl的最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强
解析：本题考查元素化合物的性质、元素周期律的应用等知识。A选项铁与氯气反应时生成FeCl3，与盐酸反应时生成FeCl2；B选项金属钾较活泼能与水反应，生成氢氧化钾而使溶液呈碱性；C选项碱金属元素中，随着原子序数的递增，其对应单质的密度总体趋势是依次增大的，但是钾反常，密度比钠小；根据元素周期律可知，酸性：碳酸<磷酸<硫酸<高氯酸，D选项正确。
答案：D
2．[双选题]铜的冶炼过程大致可分为：
①富集，将硫化物矿进行浮选；
②焙烧，主要反应为：2CuFeS2＋4O2===Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣)；
③制粗铜，在1200℃发生的主要反应为：2Cu2S＋3O2===2Cu2O＋2SO2；2Cu2O＋Cu2S===6Cu＋SO2↑；
④电解精炼铜．
下列说法正确的是(　　)
A．冶炼过程中的尾气可用来制硫酸
B．上述过程中，由1 mol CuFeS2制取1 mol Cu时共消耗2 mol O2
C．在反应2Cu2O＋Cu2S===6Cu＋SO2↑中，Cu2S既是氧化剂又是还原剂
D．电解精炼铜的过程中，每转移1 mol电子时，阳极溶解铜的质量为32 g
解析：焙烧1 mol CuFeS2时需要氧气2 mol，生成的Cu2S转化为Cu2O时还需要氧气，B项错误；电解精炼铜时，阳极比铜活泼的金属也参与反应，失去电子，故当转移1 mol e－时，溶解铜的质量小于32 g，D项错误。
答案：AC
3．化学知识在生产和生活中有着重要的应用。下列说法中，不正确的是(　　)
A．与铜质水龙头连接处的钢质水管易发生腐蚀
B．明矾常作为净水剂
C．金属钠、镁等活泼金属着火时，可以使用泡沫灭火器来灭火
D．发酵粉中主要含有碳酸氢钠，能使焙制出的糕点疏松多孔
解析：钠燃烧时生成Na2O2，Na2O2与CO2、H2O反应均能生成O2；钠本身能与水反应生成H2；镁能在CO2中燃烧，所以金属钠、镁等活泼金属着火时，不能用泡沫灭火器来灭火。
答案：C
4．将铝粉与Fe3O4粉末配制成铝热剂，分成三等份。①一份直接放入足量的烧碱溶液中，充分反应后放出气体在标准状况下的体积为V1；②一份在高温下恰好反应完全，反应后的混合物与足量的盐酸反应后，放出的气体在标准状况下的体积为V2；③一份直接放入足量的盐酸中，充分反应后放出气体在标准状况下的体积为V3。下列说法正确的是(　　)
A. V1＝V3＞V2 B．V2 ＞V1＝V3
C．V1＝V2＞V3 D．V1＞V3＞V2
解析：这是一道具有技巧性的选择型计算题，根据电子得失守恒就显得简单得多。①和③情况铝失电子，2Al～3H2，由于Al的质量相同，因此产生的气体量相同；②铝失电子，氢离子和＋3价铁共同得电子，这样产生的气体减少，所以选A。
答案：A
5．下列除杂质的操作中不正确的是(　　)
A．铁粉中混有铝粉：加入过量烧碱溶液充分反应后过滤
B．FeCl2溶液中混有FeCl3：加入过量铁粉充分反应后过滤
C．Na2CO3固体中混有少量NaHCO3：加入适量NaOH溶液
D．Al(OH)3中混有Mg(OH)2：加入足量烧碱溶液后过滤，向滤液中通入过量CO2后过滤
解析：除去Na2CO3固体中混有的少量NaHCO3，应使用加热的方法使NaHCO3分解。
答案：C
6．[双选题]某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL，平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解19.2 g(已知硝酸只被还原为NO气体)。向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示。下列分析或结果正确的是(　　)
A．混合酸中NO物质的量为0.2 mol
B．OA段产生的是NO，AB段的反应为：Fe＋2Fe3＋―→3Fe2＋，BC段产生氢气
C．第二份溶液中最终溶质为FeSO4
D．H2SO4浓度为5 mol·L－1
解析：第一份加入铜粉，发生反应：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，Cu的物质的量是0.3 mol，则硝酸根是0.2 mol，所以总的硝酸根是0.4 mol，A错；OA段和BC段都有气体生成，而AB段没有气体生成，整个过程发生的反应有Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O,2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋及Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，所以AB段发生2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，OA段发生了Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，故BC段发生了Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，B对；最终的铁以FeSO4的形式存在；从图像可以看出，完全反应时，反应消耗Fe的质量是22.4 g(0.4 mol)，硫酸根的物质的量也是0.4 mol(因为最终溶液中只有FeSO4)，溶液体积是100 mL，故浓度是4 mol·L－1。
答案：BC
7．下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是(　　)
选项
实验操作
现　象
解释或结论
A
过量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反应后，滴入KSCN溶液
溶液呈红色
稀HNO3将Fe氧化为Fe3＋
B
AgI沉淀中滴入稀KCl溶液
有白色沉淀出现
AgCl比AgI更难溶
C
Al箔插入稀HNO3中
无现象
Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜
D
用玻璃棒蘸取浓氨水点到红色石蕊试纸上
试纸变蓝色
浓氨水呈碱性

解析：本题考查化学实验，意在考查化学实验基本操作及实验现象和实验结论的描述与分析。稀硝酸与铁粉反应，铁首先被氧化成Fe3＋，过量铁粉将Fe3＋还原，最终得到Fe2＋，滴入KSCN溶液不显红色，A项错误；Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)，AgI沉淀中加入稀KCl溶液，不能观察到白色沉淀，B项错误；Al箔能与稀HNO3溶液反应放出气体，C项错误；浓氨水显碱性，使红色石蕊试纸显蓝色，D项正确。
答案：D
二、非选择题(本题包括4小题，共58分)
8．(15分)由熔盐电解法获得的粗铝含一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝。工艺流程如下：

(注：NaCl熔点为801℃；AlCl3在181℃升华)
(1)精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为①______________和②______________。
(2)将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl2外还含有________；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在________________________________________________________________________。
(3)在用废碱液处理气体 A 的过程中，所发生反应的离子方程式为
________________________________________________________________________。
(4)镀铝电解池中，金属铝为________极，熔融盐电镀液中铝元素和氯元素主要以AlCl和Al2Cl形式存在，铝电极的主要电极反应式为_________________________。
(5)钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是
________________________________________________________________________。
解析：本题考查工艺流程，考查元素化合物之间的转化关系和化学实验基本操作。(1)由题意知，Fe2O3、SiO2和金属Al在高温下发生置换反应。
(2)粗铝中还存在H2，与Cl2结合形成HCl，高温下Cl2也能与Na和Al反应生成NaCl和AlCl3，AlCl3在700℃时为气态。
(3)冷凝后所得的气体A为Cl2和HCl，二者均能与碱液反应。
(4)电镀时，镀层金属作阳极，失电子形成阳离子，即Al失电子形成Al3＋，Al3＋再与AlCl结合形成Al2Cl。(5)防止腐蚀的原理包括隔绝金属与电解质溶液的接触、改变金属的内部结构等。
答案：(1)Fe2O3＋2Al高温,Al2O3＋2Fe
3SiO2＋4Al高温,2Al2O3＋3Si
(2)HCl和AlCl3　NaCl
(3)Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O、
H＋＋OH－===H2O
(4)阳　Al－3e－＋4Cl－===AlCl，
2Al－6e－＋7Cl－===Al2Cl
(5)致密的氧化铝膜将环境中的电解质溶液与内层金属隔离
9．(15分)如图中，A、B、C、D、E是单质，G、H、I、F是B、C、D、E分别和A形成的二元化合物。

①反应C＋GB＋H能放出大量的热，该反应曾应用于铁轨的焊接；
②I 是一种常见的温室气体，它和E可以发生反应：2E＋I2F＋D，F中E元素的质量分数为60%。
回答问题：
(1)①中反应的化学方程式为____________________________________________；
(2)化合物I的电子式为________________；
(3)1.6 g G溶于盐酸，得到的溶液与铜粉完全反应，计算至少所需铜粉的质量(写出离子方程式和计算过程)；
(4)C与过量NaOH溶液反应的离子方程式为________________________________
_______________________________________________________，反应后溶液与过量
化合物I反应的离子方程式为___________________________________________；
(5)E在I中燃烧观察到的现象是________。
解析：本题主要考查元素化合物知识，意在考查考生的思维能力 。根据题干信息①确定C为金属铝、A为氧气、B为铁、G为三氧化二铁；由信息②确定I为二氧化碳、D为碳、E为金属镁、F为氧化镁。(1)铝与三氧化二铁高温条件下发生铝热反应放出大量的热用于焊接铁轨；
(2)二氧化碳的电子式为
(3)三氧化二铁与盐酸反应生成氯化铁，铜能与三价铁离子反应得到亚铁离子和铜离子；
(4)金属铝与氢氧化钠溶液反应得到偏铝酸钠溶液和氢气，过量二氧化碳通入到偏铝酸钠溶液中，得到氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠溶液。
答案：(1)2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3
(2)
(3)Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O，
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，
n(Cu)＝n(Fe2O3)＝＝0.010 mol。
铜粉的质量m(Cu)＝64 g/mol×0.010 mol＝0.64 g。
(4)2 Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
(注：不要求写OH－＋CO2===HCO)
(5)镁条剧烈燃烧，生成白色粉末，反应器内壁附着有黑色的固体
10．(12分)Fe元素是地壳中最丰富的元素之一，在金属中仅次于铝，铁及其化合物在生活、生产中有广泛应用。请回答下列问题：
(1)磁铁矿是工业上冶炼铁的原料之一，其原理是Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2，若有1 mol Fe3O4参加反应，转移电子的物质的量是________mol。
(2)与明矾相似，硫酸铁也可用作净水剂，在使用时发现硫酸铁并不能使酸性废水中的悬浮物沉降除去，其原因是______________________________________________。
(3)某课外活动小组将下图所示装置按一定顺序连接，在实验室里制取一定量的FeCl3(所通气体过量并充分反应)。

　 请回答下列问题：
①各装置的正确连接顺序为(填写装置代号)A→______→________→________→D。
②装置C的作用是____________________________________________________。
③反应开始后，B中硬质玻璃管内的现象为______________________；可以检验生成物中含有Fe3＋的试剂是________(填写试剂名称)。
解析：(1)Fe3O4中铁元素的化合价为＋8/3价，故有1 mol Fe3O4参加反应，转移电子的物质的量是8 mol。
(3)2Fe＋3Cl2FeCl3要考虑到氯气的纯度、Fe3＋的水解等因素，以及除杂、尾气处理等问题。
答案：(1)8
(2)因酸性废液中，H＋会抑制Fe3＋的水解，无法得到Fe(OH)3胶体，故不能够吸附悬浮物
(3)①E C B　②干燥Cl2
③产生棕(红)色的烟　硫氰化钾
11．(16分)蛇纹石矿可以看作由MgO、Fe2O3、Al2O3和SiO2组成。某实验小组设计如下流程欲分别制得单质Mg、Fe、Al和Si。

有关氢氧化物沉淀时的pH见下表：
金属阳离子
氢氧化物开始沉淀时的pH
氢氧化物完全沉淀时的pH
Fe3＋
1.9
3.2
Mg2＋
9.4
11.6

请回答下列问题：
(1)滤液A中含有的阳离子有____________________________________________。
(2)操作②中涉及的化学方程式为_______________________________________，
操作④中生成沉淀G的离子方程式为________________________________。
(3)操作⑤中调节pH为5～6时，可以用到的试剂为(填序号)________。
a．NaOH溶液　　　　　　　　b．氨水
c．MgO d．Mg(OH)2
(4)由滤液H制取金属Mg的流程如下 ：

该流程中由MgCl2冶炼Mg的方法是________。在干燥的HCl气流中加热MgCl2·6H2O制取无水氯化镁的原因是_________________________________________________。
解析：(1)滤液A中的阳离子有H＋、Al3＋、Fe3＋、Mg2＋。
(2)B为二氧化硅，用碳还原二氧化硅，产物为CO和Si；偏铝酸钠溶液中通入过量的二氧化碳生成氢氧化铝和碳酸氢钠。
(4)在干燥的氯化氢气流中加热氯化镁晶体，可抑制Mg2＋的水解，电解氯化镁制取镁。
答案：(1)Fe3＋、Al3＋、Mg2＋、H＋
(2)SiO2＋2CSi＋2CO↑
AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
(3)cd
(4)电解　防止Mg2＋水解