2021高考化学(重庆专用)二轮专题提升练：专题十-金属单质及其化合物-Word版含解析.docx

专题十　金属单质及其化合物

一、小题对点练
一、钠及其重要化合物
1．下列说法不正确的是
(　　)。
A．碳酸氢钠常用于治疗胃酸过多症
B．切开的金属Na暴露在空气中，光亮表面会渐渐变暗
C．发酵粉中主要含有碳酸氢钠，能使焙制出的糕点疏松多孔
D．金属钠着火时，可以使用泡沫灭火器来灭火
解析　Na燃烧生成Na2O2能与CO2反应生成O2，Na与H2O反应生成H2，H2能燃烧，O2能助燃，因此Na失火时不能用泡沫灭火器灭火。
答案　D
2．下列类比关系正确的是
(　　)。
A．钠与氧气在不同条件下反应会生成两种不同的氧化物，则Li与氧气反应也能生成Li2O或Li2O2
B．Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2，则Na2O2与SO2反应也生成Na2SO3和O2
C．Fe与Cl2反应生成FeCl3，则Fe与I2反应可生成FeI3
D．Al与Fe2O3能发生铝热反应，则Al与MnO2也能发生铝热反应
解析　A项中Li与氧气反应只能生成一种氧化物Li2O；B项中具有氧化性的Na2O2与具有还原性的SO2反应可生成Na2SO4；C项中Fe与I2反应生成FeI2，由于碘的氧化性不够强。
答案　D
3．肯定量的Na2O2与CO2反应后的固体物质41.8 g，恰好与1 L 1 mol·L－1的稀盐酸完全反应，下列说法正确的是
(　　)。
A．41.8 g固体物质为Na2CO3
B．41.8 g固体物质为0.1 mol Na2CO3和0.4 mol Na2O2的混合物
C．41.8 g固体物质为31.2 g NaHCO3和10.6 g Na2CO3的混合物
D．肯定量的Na2O2为78 g
解析　假如41.8 g固体全为Na2CO3，即0.39 mol，则其不行能恰好与1 L 1 mol·L－1的稀盐酸完全反应，A错误；依据钠离子守恒，知B符合题意；Na2O2与CO2反应不行能生成碳酸氢钠，即C错误；依据钠离子守恒，可求出肯定量的Na2O2为0.5 mol，即39 g，所以D错误。
答案　B
二、铝及其重要化合物
4．工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3等杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：

下列推断正确的是
(　　)。
A．试剂X为稀硫酸
B．反应Ⅱ的离子方程式为CO2＋AlO＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
C．反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的反应类型完全相同
D．反应Ⅰ所得的沉淀无任何价值
解析　选项A，试剂X应是NaOH溶液。选项B，溶液乙中含有AlO，AlO与过量CO2、H2O反应生成Al(OH)3沉淀，正确。选项C，反应Ⅰ、Ⅱ是复分解反应，反应Ⅲ是分解反应，反应Ⅳ是电解Al2O3生成Al，该反应有电子转移，是氧化还原反应。选项D，反应Ⅰ所得沉淀的主要成分为Fe2O3，经提纯后可用作颜料或冶铁等。
答案　B

5．(2022·沙坪坝区模拟) 向肯定量的NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液，生成沉淀Al(OH)3的量随AlCl3加入量的变化关系如图所示。则下列离子组在对应的溶液中肯定能大量共存的是
(　　)。
A．a点对应的溶液中：Na＋、Fe3＋、SO、HCO
B．b点对应的溶液中：Na＋、S2－、SO、Cl－
C．c点对应的溶液中：Ag＋、Ca2＋、NO、F－
D．d点对应的溶液中：K＋、NH、I－、CO
解析　向NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液时，发生反应Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O,3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓。a点时溶液中有大量的OH－，A项中的Fe3＋、HCO不能大量存在。b点时溶质为NaCl和NaAlO2，B项中的全部离子可以大量共存。c点时溶质为NaCl，C项中的Ag＋不能大量存在，且F－和Ca2＋因能生成难溶的CaF2也不能大量共存。d点时溶质为NaCl和AlCl3，Al3＋与D项中的CO因发生相互促进的水解反应而不能大量共存。
答案　B
三、铁、铜及其重要化合物(对应同学用书P71)
6．Fe、Cu都是重要的金属元素。下列说法正确的是
(　　)。
A．两者的单质放置在空气中均只生成氧化物
B．两者的单质都能与稀硫酸反应产生氢气
C．常温条件下，两种金属都能溶解于浓硝酸中
D．制备FeCl3、CuCl2，均不能接受将其溶液直接蒸干的方法
解析　Cu放置在空气中可生成Cu2(OH)2CO3，A项错误；铜为不活泼金属，不能与稀硫酸反应生成氢气，B项错误；常温下，浓硝酸能够使铁钝化，C项错误；直接蒸干FeCl3、CuCl2溶液得到的固体分别是Fe(OH)3、Cu(OH)2，D项正确。
答案　D
7．(2022·重庆潼南中学模拟)部分氧化的Fe­Cu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76 g，经如下处理：

下列说法正确的是
(　　)。
A．滤液A中的阳离子为Fe2＋、Fe3＋、H＋
B．样品中Fe元素的质量为2.24 g
C．样品中CuO的质量为4.0 g
D．V＝896 mL
解析　依据题意，3.2 g滤渣肯定是铜，而铜与Fe3＋不共存，故A中无Fe3＋则A项错误；最终的3.2 g固体为Fe2O3，其中Fe元素的质量为2.24 g，B项正确；样品中Cu元素和O元素共5.76 g－2.24 g＝3.52 g，则C项错误；2.24 g Fe元素不行能全是单质，故标准状况下生成的H2的体积小于896 mL，D项错误。
答案　B
二、大题冲关练
8．某化学爱好小组对二氧化碳与氢氧化钠反应后溶液中的溶质进行如下探究：向300 mL 1 mol/L的NaOH溶液中通入肯定量CO2，充分反应后将溶液蒸发结晶，得到肯定量的白色固体。
(1)该爱好小组依据NaOH与CO2的反应，认为该白色固体的组成可能有以下几种状况：______、______、______、Na2CO3和NaHCO3。
(2)当通入标准状况下CO2的体积为2.24 L时，该白色固体的组成为________________________________(填写物质的化学式及对应质量)。
①请设计试验方案进行试验验证。限选试验试剂：1 mol·L－1 HCl溶液、1 mol·L－1 MgCl2溶液、0.5 mol·L－1 BaCl2溶液、1 mol·L－1 Ba(OH)2溶液、甲基橙试液、酚酞试液。(步骤可不填满也可增加)

试验步骤
预期现象和结论
步骤1：

步骤2：

步骤3：

②将该白色固体配成溶液，向溶液中滴加1 mol·L－1的盐酸。下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2的物质的量的关系的是______。

(3)若该白色固体为Na2CO3和NaHCO3，则白色固体的质量范围为______。
解析　(1)分析NaOH与CO2的反应，知该白色固体的组成可能有NaOH和Na2CO3、只有Na2CO3、只有NaHCO3、Na2CO3和NaHCO3四种状况。(2)n(NaOH)＝0.3 mol，依据2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O，通入标准状况下2.24 L CO2，NaOH有剩余，固体组成为0.1 mol NaOH和0.1 mol Na2CO3。①验证白色固体为NaOH和Na2CO3，实质是检验混合物的溶液中同时有CO和OH－存在，向混合物的溶液中先加入过量的BaCl2溶液检验CO，可以观看到有白色沉淀产生；过滤后，滤液中再加入酚酞试液检验OH－，观看到溶液变为红色。②向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加盐酸，发生反应：OH－＋H＋===H2O、CO＋H＋===HCO、HCO＋H＋===H2O＋CO2↑，则开头产生CO2时消耗的n(HCl)＝n(NaOH)＋n(Na2CO3)＝＋＝0.2 mol，V(HCl)＝＝0.2 L，产生CO2最多时n(CO2)＝n(Na2CO3)＝＝0.1 mol，当NaOH、Na2CO3完全反应时，连续滴加盐酸不再产生CO2，参与反应的n(HCl)＝n(NaOH)＋2n(Na2CO3)＝＋×2＝0.3 mol，V(HCl)＝＝0.3 L，C对。(3)假设白色固体全部为Na2CO3，则白色固体的质量为0.15 mol×106 g/mol＝15.9 g，假设白色固体全部为NaHCO3，则白色固体的质量为0.3 mol×84 g/mol＝25.2 g，故白色固体的质量范围为15.9 g～25.2 g。
答案　(1)NaOH和Na2CO3　只有Na2CO3　只有NaHCO3　(2)4 g NaOH和10.6 g Na2CO3
①
试验步骤
预期现象和结论
步骤1：取少量白色固体于试管中，加足量水溶解，再加足量0.5 mol·L－1 BaCl2溶液
产生白色沉淀，说明白色固体中含有Na2CO3
步骤2：过滤，取2 mL滤液于试管中，再向试管中滴加酚酞试液
溶液变红色，说明白色固体中含有NaOH
②C
(3)15.9 g～25.2 g
9．(2021·重庆理综，8)合金是建筑航空母舰的主体材料。
(1)航母升降机可由铝合金制造。
①铝元素在周期表中的位置是___________________________，
工业炼铝的原料由铝土矿提取而得，提取过程中通入的气体为______________。
②Al—Mg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜，其化学方程式为____________________。焊接过程中使用的爱护气为__________________(填化学式)。
(2)航母舰体材料为合金钢。
①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为____________________________。
②航母用钢可由低硅生铁冶炼而成，则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为______________。
(3)航母螺旋浆主要用铜合金制造。
①80.0 g Cu—Al合金用酸完全溶解后，加入过量氨水，过滤得到白色沉淀39.0 g，则合金中Cu的质量分数为________________________。
②为分析某铜合金的成分，用酸将其完全溶解后，用NaOH溶液调整pH，当pH＝3.4时开头消灭沉淀，分别在pH为7.0、8.0时过滤沉淀。结合下图信息推断该合金中除铜外肯定含有____________________。

解析　(1)①开头，向铝土矿中加入足量的NaOH溶液，过滤，得到NaAlO2溶液，然后通入过量CO2气体，得到Al(OH)3沉淀，Al(OH)3加热分解得Al2O3。②Al2O3是两性氧化物，能和NaOH溶液反应；焊接时，应选用稀有气体作为爱护气，而不选用N2，由于Mg和N2反应生成Mg3N2。
(2)①海水酸性较弱，所以舰体主要发生吸氧腐蚀。
②CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2CaSiO3，所以应加入CaCO3或CaO降低硅含量。
(3)①Al　～　Al3＋～Al(OH)3
0.5 mol 0.5 mol
Cu的质量分数为×100%≈83.1%。
②溶解铜合金的酸应为HNO3，依据在pH＝3.4时开头消灭沉淀，说明合金中肯定不含铁，肯定含铝；在pH＝7.0时，过滤出的沉淀为Cu(OH)2、Al(OH)3，在pH＝8.0时，过滤出的沉淀为Ni(OH)2，所以铜合金中还肯定含有Ni。
答案　(1)①第三周期第ⅢA族　CO2
②Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O　Ar(其他合理答案均可)
(2)①吸氧腐蚀
②CaCO3或CaO
(3)①83.1%　②Al、Ni
10．铁、铝、铜等金属及其化合物在日常生活中应用广泛，请依据下列试验回答问题。
(1)生铁中含有一种铁碳化合物X(Fe3C)。X在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体Y，将Y溶于过量盐酸后溶液中大量存在的阳离子是______________；Y与过量浓硝酸反应后溶液中含有的盐的化学式为_______________________。
(2)某溶液中有Mg2＋、Fe2＋、Al3＋、Cu2＋等离子，向其中加入过量的NaOH溶液后，过滤，将滤渣高温灼烧，并将灼烧后的固体投入过量的稀盐酸中，所得溶液与原溶液相比，溶液中大量削减的阳离子是________。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A．Mg2＋ B．Fe2＋ C．Al3＋ D．Cu2＋
(3)氧化铁是重要的工业颜料，用废铁屑制备它的流程如下：

回答下列问题：
①操作Ⅰ的名称是________；操作Ⅱ的名称是________；操作Ⅱ的方法为_____________。
②请写诞生成FeCO3沉淀的离子方程式：__________________________。
解析　(1)铁的氧化物中具有磁性的是Fe3O4，Fe3O4溶于过量的盐酸后溶液中存在的阳离子是Fe2＋、Fe3＋、H＋；Fe3O4溶于过量的浓硝酸后Fe元素会被氧化为Fe3＋，所以反应后的溶液中含有的盐是Fe(NO3)3。(2)向该溶液中加入过量的NaOH溶液后：Mg2＋→Mg(OH)2、Fe2＋→Fe(OH)3、Al3＋→AlO、Cu2＋→Cu(OH)2；过滤后滤渣中含有Mg(OH)2、Fe(OH)3、Cu(OH)2；高温灼烧后Mg(OH)2→MgO、Fe(OH)3→Fe2O3、Cu(OH)2→CuO；将MgO、Fe2O3、CuO投入过量盐酸后分别生成Mg2＋、Fe3＋、Cu2＋，故应选择B、C。(3)①从流程图中知道经操作Ⅰ得到滤渣和滤液，故该操作是过滤；操作Ⅱ是在得到FeCO3沉淀后进行的，故该操作是洗涤；洗涤沉淀的操作为在漏斗中加入适量蒸馏水，浸没沉淀，让蒸馏水自然流下，重复数次；②从流程图中分析，生成FeCO3沉淀的反应物是Fe2＋和HCO，依据元素守恒得Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O。
答案　(1)Fe2＋、Fe3＋、H＋　Fe(NO3)3
(2)BC
(3)①过滤　洗涤　在漏斗中加入适量蒸馏水，浸没沉淀，让蒸馏水自然流下，重复数次　②Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O
11．(2022·西安考前模拟)甲、乙两同学争辩Na2SO3溶液与FeCl3溶液反应的状况。
步骤
操作
现象
Ⅰ
向2 mL 1 mol·L－1 FeCl3溶液中加入肯定量的Na2SO3溶液
溶液由棕黄色变为红褐色，并有少量刺激性气味的气体逸出
(1)常温下，FeCl3溶液的pH________7(填“＜”、“＞”或“＝”)。
(2)分析红褐色产生的缘由。
①甲同学认为步骤I中溶液呈红褐色是由于生成了Fe(OH)3，请用化学平衡移动原理解释溶液呈红褐色的缘由：_______________________。
②乙同学认为可能是发生了氧化还原反应，其中Fe3＋→Fe2＋；请写出Fe3＋跟SO反应的离子方程式___________________。
乙同学查阅资料得知：

(3)甲同学为了确认溶液呈红褐色的缘由是生成了Fe(OH)3，设计并完成了如下试验：
步骤
操作
现象
Ⅱ
用激光笔照射步骤I中的红褐色溶液
消灭“丁达尔效应”
甲同学因此得出结论：溶液呈红褐色是由于生成了Fe(OH)3。而乙同学认为甲同学得出结论的证据仍旧不足，乙同学的理由是________。
(4)为进一步确认Na2SO3溶液与FeCl3溶液反应的状况，乙同学设计并完成了如下试验：
步骤
操作
现象
Ⅲ
向1 mol·L－1的FeCl3溶液中通入肯定量的SO2
溶液由黄色变为红褐色
Ⅳ
用激光笔照射步骤Ⅲ中的红褐色溶液
没有消灭“丁达尔效应”
①经检验步骤Ⅲ中红褐色溶液含有Fe2＋，检验Fe2＋选用的试剂是________(填字母)。
a．K3[Fe(CN)6]溶液　b．KSCN溶液　c．KMnO4溶液
②请用离子方程式和必要的文字说明步骤Ⅲ中消灭红褐色的缘由____________________。
(5)结论：由上述试验得知，甲、乙两同学所持观点均正确。
解析　(1)FeCl3为强酸弱碱盐，Fe3＋水解Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，显酸性，pH＜7；
(2)①甲同学认为Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，加入Na2SO3溶液，SO结合H＋使c(H＋)下降，平衡正向移动，生成红褐色的Fe(OH)3；②乙同学认为Fe3＋氧化SO，生成SO和Fe2＋，反应的离子方程式为2Fe3＋＋SO＋H2O===2Fe2＋＋SO＋2H＋
(3)结合题目给的信息，乙同学认为墨绿色的FeCl3与黄色的FeSO3的混合溶液也可能形成胶体，消灭“丁达尔效应”；
(4)①依据显色反应，检验Fe2＋用K3[Fe(CN)6]溶液，a正确；b、c错误； ②Fe3＋具有氧化性，SO2具有还原性，先发生氧化还原反应，生成Fe2＋再产生FeSO3沉淀，反应的离子方程式为2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋ 4H＋，Fe2＋＋SO2＋H2O===FeSO3↓＋2H＋，FeSO3与FeCl3的混合液，呈现红褐色
答案　(1)＜　(2)①Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，加入Na2SO3后，c(H＋)下降，平衡正向移动，生成Fe(OH)3　②2Fe3＋＋SO＋H2O===2Fe2＋＋SO＋2H＋
(3)FeSO3和FeCl3的混合溶液也可能消灭“丁达尔效应”
(4)①a　②2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋　Fe2＋＋SO2＋H2O===FeSO3↓＋2H＋，FeSO3与剩余的FeCl3溶液混合而呈现红褐色
12．(2022·重庆高三调研)硅孔雀石是一种含铜形态为CuCO3·Cu(OH)2和CuSiO3·2H2O的矿石，同时含有SiO2、FeCO3、Fe2O3等杂质。以硅孔雀石为原料制取硫酸铜晶体的工艺流程如下图：

已知：H2SiO3不稳定。请回答下列问题：
(1)流程中发生了多个化学反应。写出其中的任意两个离子反应方程式(要求一个必需是氧化还原反应，一个必需是复分解反应)。
氧化还原反应____________________________；
复分解反应__________________________。
(2)滤渣A的主要成分是氧化物，该氧化物属于____________晶体(填“离子”、“原子”、“分子”、“金属”)。
(3)在滤液A中加入CuO调整溶液pH＝4时，可得到滤渣B，其缘由是______________。
有关氢氧化物开头沉淀和完全沉淀的pH如下表：
氢氧化物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Cu(OH)2
开头沉淀的pH
1.5
6.5
4.2
沉淀完全的pH
3.7
9.7
6.7
(4)步骤②在加CuO调整pH时，若加入的CuO太少，滤液B中会含有较多的杂质离子。写出检验滤液B中含有较多杂质离子的试验操作方法______________。
(5)由滤液B得到硫酸铜晶体的操作方法是__________________。
(6)硅孔雀石处理过程中会产生CO2气体，长期积累，会威逼到生态环境。工业上将产生的CO2和H2混合，二者在肯定条件下反应生成甲醇。
已知：25℃，101 kPa下：H2(g)＋1/2 O2(g)===H2O(g)　ΔH1＝－242 kJ·mol－1
CH3OH(g)＋3/2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH2＝－676 kJ·mol－1
写出CO2和H2生成气态甲醇和气态水的热化学方程式_________________。
(7)微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能转化成电能的装置。如图为甲醇生物燃料电池的装置示意图(用阳离子交换膜将装置分隔成A、B两室)。则：工作结束后，B室溶液的pH与工作前相比将________(填写“增大”、“减小”或“不变”。假设溶液体积不变)

解析　(1)依据硅孔雀石的成分，加入稀H2SO4和双氧水后会发生的一系列氧化还原反应和复分解反应，其中氧化还原反应有：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=== 2Fe3＋＋2H2O，复分解反应有：CuCO3＋2H＋===Cu2＋＋CO2↑＋H2O，Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O；Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O，FeCO3＋2H＋===Fe2＋＋CO2↑＋H2O等。
(2)往硅孔雀石中加入30%稀H2SO4和H2O2，其中SiO2不与H2SO4反应，滤渣A的主要成分是SiO2，SiO2属于原子晶体。
(3)滤液A的主要成分是FeCl3和CuCl2，其中FeCl3易水解，离子方程式为：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，依据表格中氢氧化物开头沉淀和沉淀完全的pH知，加入CuO，由于发生CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O而消耗H＋，使 Fe3＋水解平衡向正向移动，当 pH＝4，Fe3＋全部转化Fe(OH)3而除去，然后过滤分别。
(4)加入CuO调整pH时，若加入CuO太少，滤液B中Fe3＋不能完全水解，故含有Fe3＋，检验Fe3＋的方法有：①取滤液B少量于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液变红，证明滤液B中含有Fe3＋，②取滤液B于试管中，加入苯酚，若溶液变紫色，证明滤液B中含有Fe3＋。
(5)滤液B的溶质是CuSO4，从溶液中猎取硫酸铜晶体一般实行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤的操作方法。
(6)将已知条件中的两个热化学方程式分别标记为①式和②式，依据盖斯定律知①×3－②可得CO2和H2为原料生成气态甲醇和气态水的热化学方程式为：CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋2H2O(g)，ΔH＝－50 kJ/mol。
(7)依据甲醇生物燃料电池的装置图知，B电极为燃料电池的正极，电极反应式为：O2＋4e－＋4H＋===2H2O；A、B两室之间用阳离子交换膜隔开，只允许H＋由A室移向B，依据转移电子数相等，B室中c(H＋)电解前后不变，所以，pH不变。
答案　(1)氧化还原反应：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
复分解反应：Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O或Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O或CuCO3＋2H＋===Cu2＋＋2H2O或FeCO3＋2H＋===Fe2＋＋CO2↑＋H2O等
(2)原子
(3)Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，加入CuO和H＋反应，c(H＋)减小使水解平衡正向移动，Fe3＋水解生成沉淀而从溶液中分别出来， 同时不引入新杂质。
(4)取滤液B少量于试管中，滴入几滴KSCN溶液，若溶液变红，则证明滤液B中含较多杂质离子。
(5)加热蒸发、冷却结晶、过滤
(6)CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－50 kJ·mol－1　(7)不变