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第一部分 专题三 第二讲 金属元素及其化合物
[基础等级评价]
1.(2010·重庆高考)下列叙述正确的是( )
A.铝制容器可盛装热的浓H2SO4
B.AgI 胶体在电场中自由运动
C.K与水反应比Li与水反应剧烈
D.红磷在过量Cl2中燃烧生成PCl3
解析:热的浓硫酸与铝反应,A错;AgI胶体在电场中定向移动 ,存在电泳现象,B错;K的金属性比Li强,更易与水反应,C正确;红磷在过量氯气中燃烧生成PCl5,D错.
答案:C
2.(2010·潍坊模拟)取一小块金属钠,放在燃烧匙里加热,下列实验现象描述正确的是 ( )
①金属先熔化 ②在空气中燃烧,放出黄色火花 ③燃烧后得白色固体 ④燃烧时火焰为黄色 ⑤燃烧后生成浅黄色固体物质
A.②⑤ B.①②③
C.①④⑤ D.④⑤
解析:钠在空气中燃烧生成淡黄色的Na2O2,其焰色反应为黄色.
答案:C
3.(2010·长春模拟)在四种化合物①NaHCO3、②Al(OH)3、③Al2O3、④H2N—CH2—COOH中,跟盐酸和氢氧化钠溶液都能反应的是( )
A.只有②④ B.只有①②
C.只有①②③ D.①②③④
解析:NaHCO3跟盐酸和氢氧化钠溶液都能反应:NaHCO3+NaOH===Na2CO3+H2O,NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑.Al(OH)3为两性氢氧化物,Al2O3为两性氧化物,H2N—CH2—COOH为甘氨酸,三者均既能与盐酸反应,又能与氢氧化钠溶液反应.
答案:D
4.(2010·郑州模拟)将一定量铁粉和铜粉的混合物加入由稀H2SO4和稀HNO3组成的混合溶液中,充分反应后金属粉末有剩余,下列有关推断正确的是( )
A.反应过程中不可能产生H2
B.剩余的金属粉末中一定有铜
C.往反应后的溶液中加入KSCN溶液会变血红色
D.往反应后的溶液中加入足量的稀H2SO4,则金属粉末的质量一定会减少
解析:由金属单质的还原性强弱可知,首先参加反应的一定是活泼性强的铁,当铁反应完后,若溶液中还有H+与NO或Fe3+,这时才会有单质铜的溶解,所以,反应后的剩余金属有两种可能,一是铁与铜的混合物,二是只有铜一种单质.而当有未反应的金属存在时,则溶液中就不可能存在H+与NO或Fe3+.
答案:B
5.(2010·南昌模拟)为探究物质的性质,某研究性学习小组进行如下实验:
将a g铜投入250 mL某浓度的Fe2(SO4)3溶液中,铜完全溶解得溶液X,再向溶液X中加入b g铁粉充分反应后得溶液Y及残留固体c g,且测得a>c.
请回答:
(1)比较a、c大小的仪器(填名称):______________.
(2)从实验数据分析残留固体一定是________.
(3)写出溶液X中加入铁粉发生反应的离子方程式:
①________________________________________________________________________;
②________________________________________________________________________.
解析:(1)比较铜与残留固体质量的仪器是托盘天平(砝码);(2)根据题意,可知溶液X为CuSO4、FeSO4和Fe2(SO4)3的混合溶液,溶液Y为FeSO4.整个过程发生的反应有:Cu+Fe2(SO4)3===CuSO4+2FeSO4,Fe+Fe2(SO4)3===3FeSO4,Fe+CuSO4===FeSO4+Cu.由于a>c,故残留固体一定为铜.
答案:(1)托盘天平(砝码)
(2)Cu
(3)2Fe3++Fe===3Fe2+
Fe+Cu2+===Fe2++Cu
[发展等级评价]
(限时45分钟,满分100分)
一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分)
1.相同质量的下列物质分别与等浓度的NaOH溶液反应,至体系中均无固体物质,消耗碱量最多的是( )
A.Al B.Al(OH)3
C.AlCl3 D.Al2O3
解析:根据Al、Al(OH)3、AlCl3、Al2O3与NaOH溶液反应的方程式可知,等质量的上述四种物质与NaOH反应时,消耗NaOH量最多的为Al.
答案:A
2.下列金属冶炼的反应原理,错误的是( )
A.MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑
B.Al2O3+3H22Al+3H2O
C.Fe3O4+4CO3Fe+4CO2
D.2HgO2Hg+O2↑
解析:金属冶炼的方法很多,由于金属离子得电子的能力不同,因此必须采取不同的冶炼方法.在金属活动性顺序表中,位于氢后面的金属(Hg、Ag等)的氧化物受热就能分解;位于前面的几种金属(如K、Na、Ca、Al等)的还原性太强,这些金属都很容易失去电子,只能用电解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼.
答案:B
3.某化学兴趣小组,设计了验证Fe、Cu、Ag的金属活动性顺序的多种方案,每种方案所需的试剂如下:
①Fe、CuSO4溶液、Ag ②FeCl2溶液、Cu、AgNO3溶液 ③Fe、Cu、稀盐酸、AgNO3溶液 ④FeSO4溶液、Cu、Ag
你认为可行的方案是( )
A.①②③ B.②④
C.③④ D.①②④
解析:①Fe能置换出CuSO4溶液中的Cu,Ag却不和CuSO4溶液反应,故有活动性:Fe>Cu>Ag;②Cu能与AgNO3溶液反应置换出Ag,而Cu不能与FeCl2溶液反应,故有活动性:Fe>Cu>Ag;③Fe能和稀盐酸反应,而Cu不能和稀盐酸反应,Fe和Cu都能和AgNO3溶液反应,故有活动性:Fe>Cu>Ag;④Cu和Ag都不与FeSO4溶液反应,不能判断Cu和Ag的活动性顺序.
答案:A
4.下列各组物质相互混合后,最终既有气体生成又有沉淀生成的是( )
①Al投入NaOH溶液 ②Na投入CuSO4溶液
③Ba(OH)2溶液和(NH4)2CO3溶液共热
④过量Na2O2加入AlCl3溶液 ⑤镁投入NH4Cl溶液
A.①②③ B.②③
C.②④⑤ D.④⑤
解析:反应①只有H2生成没有沉淀生成;反应②有H2和Cu(OH)2沉淀生成;反应③有NH3和BaCO3沉淀生成;反应④有O2生成,但最终没有沉淀生成;反应⑤只有气体(H2和NH3)生成.
答案:B
5.将等体积、等pH的NaOH溶液和氨水,分别全部加入到甲、乙烧杯中.下列说法正确的是( )
A.甲中沉淀一定比乙多
B.乙中沉淀一定比甲多
C.甲中沉淀可能比乙多
D.甲和乙中沉淀可能一样多
解析:NaOH可以溶解Al(OH)3,而氨水不能溶解Al(OH)3.等体积、等pH的NaOH溶液和氨水,显然n(NH3·H2O)>n(NaOH),当n(NaOH)≤3n(Al3+)时,甲和乙中沉淀一样多;当n(NaOH)>3n(Al3+)时,甲中沉淀比乙少;不可能出现甲中沉淀比乙多的情况.
答案:D
6.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
7.将Zn粉加入FeCl3和CuCl2的混合溶液中,充分反应后容器底部有金属固体存在,下表中列出的阳离子和金属对应关系正确的是( )
选项
A
B
C
D
溶液中阳离子
Cu2+、Fe3+、Zn2+
Cu2+、Fe3+
Cu2+、Fe2+、Zn2+
Cu2+、Fe2+
底部金属
Cu
Fe、Zn
Cu
Cu、Fe
解析:选项A中Fe3+能与Cu发生反应,A错误;选项B中Fe3+能与Fe、Zn发生反应,B错误;选项D中Fe能与Cu2+反应,D错误.
答案:C
8.Cu+在酸性溶液中可发生自身氧化还原反应生成Cu2+和单质铜,若要检验用氢气还原氧化铜所得的红色产物中是否含有Cu2O,应选用的试剂和相对应的实验现象正确的是 ( )
A.浓H2SO4,是否有无色气体生成
B.稀HNO3,是否生成蓝色溶液
C.稀H2SO4,固体物质是否溶解
D.稀盐酸,是否生成蓝色溶液
解析:根据题目条件可知,应选用酸性溶液,但不能用硝酸或浓H2SO4,若生成的Cu中含有Cu2O,加入稀H2SO4或稀盐酸后,则生成蓝色溶液,选D.
答案:D
9.(2010·襄樊模拟)事实上,许多非金属氧化物在一定条件下能与Na2O2反应,且反应极有规律.如:Na2O2+SO2===Na2SO4、2Na2O2+2SO3===2Na2SO4+O2↑,据此,你认为下列方程式中不正确的是( )
A.2Na2O2+2Mn2O7===4NaMnO4+O2↑
B.2Na2O2+P2O3===Na4P2O7
C.2Na2O2+2N2O3===4NaNO2+O2↑
D.2Na2O2+2N2O5===4NaNO3+O2↑
解析:NaNO2中N元素的化合价为+3,NaNO3中的N元素的化合价为+5,故N2O3与Na2O2反应时生成NaNO3.
答案:C
10.自然界中存在一种尖晶石,化学式可表示为MgAl2O4,它透明色美,可作为宝石.已知该尖晶石中混有Fe2O3.取其样品5.4 g,恰好完全溶解在一定浓度的100 mL盐酸中,则盐酸的浓度可能为( )
A.2.8 mol/L B.3.8 mol/L
C.4.3 mol/L D.4.9 mol/L
解析:因为恰好溶解,采用极值法计算,假如全部是尖晶石,盐酸浓度为5.4÷142×8÷0.1=3(mol/L),假如全部是Fe2O3,盐酸浓度为5.4÷160×6÷0.1=2.025(mol/L),盐酸浓度应介于二者之间,选A.
答案:A
二、非选择题(本题包括4小题,共50分)
11.(14分)(2010·四川高考)短周期元素形成的常见非金属固体单质A与常见金属单质B,在加热条件下反应生成化合物C,C与水反应生成白色沉淀D和气体E,D既能溶于强酸,也能溶于强碱.E在足量空气中燃烧产生刺激性气体G,G在大气中能导致酸雨的形成.E被足量氢氧化钠溶液吸收得到无色溶液F.溶液F在空气中长期放置发生反应,生成物之一为H.H与过氧化钠的结构和化学性质相似,其溶液显黄色.
请回答下列问题:
(1)组成单质A的元素位于周期表中第________周期,第________族.
(2)B与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为:_____________________________________.
(3)G与氯酸钠在酸性条件下反应可生成消毒杀菌剂二氧化氯.该反应的氧化产物为__________,当生成2 mol二氧化氯时,转移电子________mol.
(4)溶液F在空气中长期放置生成H的化学反应方程式为:_________________________.
(5)H的溶液与稀硫酸反应产生的现象为_______________________________________.
解析:该题的推断突破口是D和G,易推知D为Al(OH)3;由G能导致酸雨的形成可知G为SO2,故E为H2S;可推出C为Al2S3,A、B分别为S、Al,F为Na2S,H为Na2S2.(1)S元素位于第三周期,第ⅥA族.(2)B为Al,铝与氢氧化钠溶液反应生成NaAlO2和H2.(3)G为SO2,可以被氯酸钠氧化为硫酸钠;反应中氯的化合价由+5降低为+4,故生成2 mol二氧化氯时,转移电子为2 mol.(4)Na2S溶液在空气中长期放置,被氧气氧化为Na2S2.(5)Na2S2中S显-1价,在稀硫酸中发生歧化反应,生成H2S和S.
答案:(1)三 ⅥA
(2)2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑
(3)硫酸钠(Na2SO4) 2
(4)4Na2S+O2+2H2O===4NaOH+2Na2S2
(或2Na2S+O2+2H2O===4NaOH+2S,Na2S+S===Na2S2)
(5)溶液由黄色变为无色,产生浅黄色沉淀和(臭鸡蛋气味的)气体
12.(8分)某教科书对“铝热反应”实验的现象有这样的描述:“反应放出大量的热,并发出耀眼的光芒”,“纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中”.已知:Al、Fe的熔点、沸点数据如下:
物质
Al
Fe
熔点(℃)
660
1 535
沸点(℃)
2 467
2 750
(1)某同学猜测,铝热反应所得到的熔融物是铁铝合金.理由是:该反应放热能使铁熔化,而铝的熔点比铁低,所以铁和铝能形成合金.你认为他的解释是否合理?________(填“合理”或“不合理”).
(2)请你根据已有知识找出一种验证产物中有Fe的最简单的方法:______________________________________________________________.
(3)设计一个简单的实验方案,证明上述所得的熔融物中含有金属铝.请填写下列表格:
实验操作、现象及结论
有关反应的化学方程式
解析:(1)因为铝热反应放出大量的热使生成的铁呈熔融状态,由题表知铝的熔、沸点比铁的低,故放出的热使铝熔化,故可以猜测熔融物是铁铝合金.
(2)最简单的方法就是利用磁铁吸引产物,若有铁,则会被磁铁吸引.
(3)利用铝能与氢氧化钠溶液反应产生氢气来鉴别,铁不能与氢氧化钠溶液反应.
答案:(1)合理
(2)用磁铁吸引,若能吸附,说明有铁生成
(3)取少量样品放入试管,加入NaOH溶液,若有气泡产生,说明该熔融物中有铝
2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑
13.(14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,可抑制氯化镁的水解,电解氯化镁制取镁.
答案:(1)Fe3+、Al3+、Mg2+、H+[来源:学+科+网]
(2)SiO2+2CSi+2CO↑
AlO+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO
(3)cd
(4)电解 防止Mg2+水解
14.(14分)某兴趣活动小组利用物质间的相互转化,设计成一个平面魔方,如下图所示.
已知①A、B、C、D、G含有同种元素.
②
A(单质)
B溶液
D固体
G溶液
颜色
银白色
黄色
红棕色
浅绿色
③E是通常情况下密度最小的气体;B与硝酸银溶液反应生成不溶于稀硝酸的白色沉淀,也能将一种氧化物氧化为F,F是含有三种元素的化合物,与A反应生成E、G.
依据以上信息填空:
(1)写出D的化学式____________.
(2)G生成C的过程中所出现的现象为__________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
(3)写出下列反应的化学方程式:
E―→A___________________________________________________________________;
A―→B___________________________________________________________________.
(4)B―→F的离子方程式为___________________________________________________.
解析:这个平面魔方的突破口在于溶液的颜色及E的密度.E为H2;B中既含Fe3+又含Cl-,故B为FeCl3;从颜色分析此魔方是有关铁的单质及其化合物的转化关系图,则A为Fe,再联想反应A(Fe)+F===H2↑+Fe2+,可知F为酸且为硫酸,则G为硫酸亚铁,D为Fe2O3,C为Fe(OH)3,然后根据题意回答问题.
答案:(1)Fe2O3
(2)先产生白色沉淀,迅速变为灰绿色,最后变为红褐色
(3)4H2+Fe3O43Fe+4H2O
2Fe+3Cl22FeCl3
(4)2Fe3++SO2+2H2O===2Fe2++SO+4H+
1.铝是一种低毒金属元素,它并非人体需要的微量元素,不会导致急性中毒,但食品中铝的含量超过国家标准就会对人体造成危害.下列关于铝元素的说法正确的是( )
A.铝在空气中不易氧化是因为性质不活泼
B.氢氧化铝可与胃酸反应,常用作中和胃酸的药物
C.明矾可用于饮用水的杀菌消毒
D.硫酸铝铵常用作面粉膨化剂,该物质不溶于水
解析:铝在空气中会与O2反应生成致密的氧化物薄膜.C项中明矾溶于水生成氢氧化铝胶体,具有吸附色素和杂质的性能,通常用作净水剂,但不能用于杀菌消毒.铵盐都易溶于水.
答案:B
2.(2010·赣州模拟)下列各组中两种浓溶液相混合时既无沉淀析出又无气体放出的是 ( )
A.Ba(HCO3)2、NaHSO4
B.NaHCO3、Al2(SO4)3
C.Mg(HCO3)2、CaCl2
D.Na2SiO3、HCl
解析:A项中反应为Ba(HCO3)2+2NaHSO4===Na2SO4+BaSO4↓+2H2O+2CO2↑,既有沉淀产生,又有气体放出;B项中离子反应为Al3++3HCO===Al(OH)3↓+3CO2↑,既有沉淀产生,又有气体放出;D项中SiO+2H+===H2SiO3↓,有沉淀产生.
答案:C
3.将表面被氧化的铜片和铁片,同时加入足量稀盐酸中,除尽氧化膜.再经充分反应后,溶液中一定含有的金属离子是( )
A.Fe3+和Cu2+ B.Fe2+和Cu2+[来源:学科网ZXXK]
C.Fe2+ D.Fe2+和Fe3+
解析:Fe和Cu都能与Fe3+反应,Fe能与Cu2+反应,所以溶液中一定不含Fe3+和Cu2+.
答案:C
4.等量镁铝合金粉末分别与下列4种过量的溶液充分反应,放出氢气最多的是( )
A.2 mol·L-1H2SO4溶液
B.18 mol·L-1H2SO4溶液
C.6 mol·L-1KOH溶液
D.3 mol·L-1HNO3溶液
解析:此题首先排除B、D两个选项,因为18 mol·L-1H2SO4溶液是浓硫酸,它与镁铝合金作用不产生氢气.3 mol·L-1 HNO3溶液与镁铝合金作用也不产生氢气.A选项中,镁、铝均可以完全反应产生氢气,而C选项中,镁不与KOH溶液反应,故产生氢气最多的是2 mol·L-1 H2SO4溶液.
答案:A
5.某厂废水中含5.00×10-3 mol·L-1的Cr2O,其毒性较大.某研究性学习小组为了变废为宝,将废水处理得到磁性材料Cr0.5Fe1.5FeO4(Fe的化合价依次为+3、+2),设计了如下实验流程:
(1)第①步反应的离子方程式是______________________________________________
________________________________________________________________________.
(2)第②步中用pH试纸测定溶液pH的操作是:________________________________
________________________________________________________________________.
(3)第②步过滤得到的滤渣中主要成分除Cr(OH)3外,还有________.
(4)欲使1 L该废水中的Cr2O完全转化为Cr0.5Fe1.5FeO4,理论上需要加入__________g FeSO4·7H2O.
解析:(1)Cr2O有较强氧化性,FeSO4·7H2O中Fe2+有一定的还原性,在酸性介质中发生氧化还原反应Cr2O转化为Cr3+,Fe2+转化为Fe3+.
Cr2O+14H++6Fe2+===2Cr3++6Fe3++7H2O.
(2)广泛pH试纸是中学化学常用物品,使用时不得先润湿.应将试纸展放在表面皿上,用玻璃棒蘸取待测液滴在试纸中部,再与标准比色卡对照得出pH.
(3)由题给框图之二可得:Fe2+过量,加NaOH时,产生
Cr(OH)3、Fe(OH)3和Fe(OH)2三种沉淀.
(4)1 L废水中含n(Cr2O)=5.00×10-3 mol.
Cr2O+14H++6Fe2+===2Cr3++6Fe3++7H2O
1 6 6
5.00×10-3 mol n n
所以n=6×5.00×10-3 mol=3.00×10-2 mol;
由原子守恒可得:
Cr0.5Fe1.5FeO4~1.5Fe3+~FeO(其中后为+2价)
n′ 3.00×10-2 mol n′[来源:Z,xx,k.Com]
所以n′=2.00×10-2 mol.
所以n(Fe)=(3.00×10-2+2.00×10-2)mol=5.00×10-2 mol
m(FeSO4·7H2O)=5.00×10-2 mol×278 g·mol-1=13.9 g.
答案:(1)Cr2O+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O
(2)将一小片pH试纸放在表面皿上,用玻璃棒蘸取少量待测液,点在pH试纸上,再与标准比色卡对照
(3)Fe(OH)3、Fe(OH)2 (4)13.9
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