2023届高中化学二轮复习-专题能力训练7-常见的金属元素及其化合物.docx

专题能力训练7　常见的金属元素及其化合物
一、选择题
1.某研究小组通过实验探究铜及其化合物的性质,操作正确且能达到实验目的的是(　　)。
A.将铜丝插入浓硫酸中并加热,反应后再加入水,观察硫酸铜溶液的颜色
B.常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中,观察氯化铜的生成
C.将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干,得到无水CuCl2固体
D.将表面有铜绿[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入盐酸中浸泡,除去铜绿
2.下列现象或事实、解释都正确的是(　　)。
选项
现象或事实
解释
A
金属镁着火不能用泡沫灭火器灭火
镁燃烧生成的MgO与CO2反应
B
K2FeO4用于自来水的消毒和净化
K2FeO4具有强氧化性,可杀菌消毒,其还原产物Fe3+水解得到的胶状物能净水
C
古代青铜器表面有铜锈,可放入盐酸中浸泡除锈
铜锈是铜在空气中缓慢氧化生成的氧化物,可溶于盐酸
D
常温下,将铁片浸入足量的浓硫酸中,铁片不溶解
常温下,铁与浓硫酸一定没有发生化学反应
3.某同学通过如下流程制备氧化亚铜:
Cu2(OH)2CO3CuCl2溶液CuClCu2O
已知:a.CuCl难溶于水和稀硫酸;
b.Cu2O+2H+Cu2++Cu+H2O。
下列说法不正确的是(　　)。
A.步骤②中的SO2可用Na2SO3替换
B.步骤③中为防止CuCl被氧化,可用SO2水溶液洗涤
C.步骤④发生反应的离子方程式为2CuCl+2OH-Cu2O+2Cl-+H2O
D.如果Cu2O试样中混有CuCl和CuO杂质,用足量稀硫酸与Cu2O试样充分反应,根据反应前、后固体质量可计算试样纯度
4.某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3,不考虑其他杂质)制取七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O),设计了如下流程:

下列说法不正确的是(　　)。
A.溶解烧渣选用足量硫酸,试剂X选用铁粉
B.固体1中一定含有SiO2,控制pH是为了使Al3+转化为Al(OH)3,进入固体2
C.从溶液2得到FeSO4·7H2O产品的过程中,须控制条件防止其氧化和分解
D.若改变方案,在溶液1中直接加NaOH至过量,得到的沉淀用硫酸溶解,其溶液经结晶分离也可得到FeSO4·7H2O
5.(2022辽宁鞍山高三二模)过氧化锂(Li2O2)常用于制造热电偶、含氧化碲光学玻璃等,工业上通常采用以下流程获得,下列说法错误的是(　　)。

A.实验室中可用锂条在纯净O2中点燃的方式获取少量Li2O2
B.操作Ⅰ使用减压蒸馏提高H2O2溶液浓度比常压蒸馏更合理
C.由该过程可知,LiOH比Li2O2更易溶于乙醇
D.Li2O2比Na2O2性质稳定且摩尔质量更小,所以更适合应用在航天密封舱内供氧
二、非选择题
6.铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下:

注:SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液,溶液的pH　　　　(填“增大”“不变”或“减小”)。 
(3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液,原理如图所示。阳极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　,阴极产生的物质A的化学式为　　　　。 

(5)铝粉在1 000 ℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合,有利于AlN的制备,其主要原因是  　。 
7.高纯六水氯化锶晶体(SrCl2·6H2O)可作有机合成的催化剂。用碳酸锶矿石(含少量BaCO3、FeO、SiO2等杂质)制备高纯六水氯化锶晶体的过程如图所示。

已知:
Ⅰ.25 ℃,Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38,Ksp[Fe(OH)2]=1.0×10-16。
Ⅱ.SrCl2·6H2O晶体在61 ℃时开始失去结晶水,100 ℃时失去全部结晶水。
请回答下列问题:
(1)步骤①中将矿石制成浆液能增大反应速率的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)在“浆液”中加入工业盐酸,测得锶的浸出率与温度、时间的关系如图所示:

图1　浸出温度对锶浸出率的影响

图2　浸出时间与锶浸出率的关系
据此得出的合适的工业生产条件为　　　　　　。 
(3)步骤②“溶液”中加入30%的H2O2溶液,其作用是　　　　　　　　　　　　　(用离子方程式表示)。 
(4)步骤③所得滤渣的主要成分除Fe(OH)3外,还有　　　　　　　(填化学式);25 ℃时,为使Fe3+沉淀完全需调节溶液pH最小为　　　　　　　(当离子浓度减小至1.0×10-5 mol·L-1时,可认为沉淀完全)。 
(5)关于上述流程中各步骤的说法,正确的是　　　(填字母)。 
A.步骤④用60 ℃的热水浴加热蒸发至有晶膜出现
B.步骤④冷却结晶过程中应通入HCl气体
C.步骤⑤干燥SrCl2·6H2O晶体可以采用减压干燥
(6)为测定所得SrCl2·6H2O(Mr=267)晶体样品的纯度,设计了如下方案:称取1.10 g样品溶解于适量水中,向其中加入含AgNO3 1.70 g的AgNO3溶液(溶液中除Cl-外,不含其他与Ag+反应生成沉淀的离子),Cl-即被全部沉淀。然后用含Fe3+的溶液作指示剂,用
0.100 mol·L-1的NH4SCN标准溶液滴定剩余的AgNO3溶液,使剩余的Ag+以AgSCN白色沉淀的形式析出,当    时达到滴定终点,用去NH4SCN溶液20.00 mL,则原SrCl2·6H2O晶体的纯度为　　　　　　　　%(计算结果保留1位小数)。 

参考答案

专题能力训练7　常见的金属元素及其化合物
1.D　解析 铜与浓硫酸反应后的剩余物中仍有浓硫酸,将水加入反应器中易发生危险,A项错误;观察氯化铜的生成需要在加热条件下,B项错误;CuCl2水解生成的HCl易挥发,加热蒸干能促进CuCl2的水解而得不到CuCl2固体,C项错误。
2.B　解析 金属镁着火不能用泡沫灭火器灭火,因为Mg在CO2中燃烧生成MgO和C,A项错误;K2FeO4用于自来水的消毒和净化,K2FeO4具有强氧化性,可杀菌消毒,其还原产物Fe3+水解得到的胶状物能净水,B项正确;古代青铜器表面有铜锈,可放入盐酸中浸泡除锈,铜锈是铜在空气中与氧气、水、二氧化碳反应生成的碱式碳酸铜,可溶于盐酸,C项错误;常温下,将铁片浸入足量的浓硫酸中,铁片不溶解,Fe发生了钝化,D项错误。
3.D　解析 步骤②中SO2的主要作用是将CuCl2还原为CuCl,Na2SO3同样具有还原性,可以替换,选项A正确;SO2水溶液具有还原性,可以防止CuCl被氧化,选项B正确;步骤④CuCl与氢氧化钠反应生成氧化亚铜、氯化钠和水,发生反应的离子方程式为2CuCl+2OH-Cu2O+2Cl-+H2O,选项C正确;如果Cu2O试样中混有CuCl和CuO杂质,用足量稀硫酸与Cu2O试样充分反应后,得到的固体中含有CuCl和Cu,此时无法计算试样纯度,选项D错误。
4.D　解析 流程设计意图是用硫酸把Fe2O3、Al2O3转化为硫酸盐,除去SiO2,然后用铁粉还原Fe3+得到硫酸亚铁,A正确;固体1为SiO2,分离FeSO4和Al2(SO4)3采用的是调控pH的方法,使Al3+转化为Al(OH)3沉淀从而与FeSO4溶液分离,B正确;Fe2+容易被氧化,所以在得到FeSO4·7H2O产品的过程中,要防止其被氧化和分解,C正确;在溶液1中直接加过量的NaOH得到的是Fe(OH)3沉淀,Fe(OH)3溶于硫酸后生成Fe2(SO4)3,D不正确。
5.A　解析 锂在氧气中点燃生成氧化锂,故A项不正确;减压蒸馏可以避免H2O2分解,提高H2O2溶液的浓度,故B项正确;通过流程中的过滤可知,在氢氧化锂乙醇饱和溶液中能过滤出过氧化锂,说明氢氧化锂在乙醇溶液中的溶解度大,故C项正确;锂的相对原子质量小于钠的相对原子质量,故过氧化锂比过氧化钠的摩尔质量小,由于锂离子半径小,离子键强,性质稳定,故D项正确。
6.答案 (1)Al2O3+2OH-2AlO2-+H2O
(2)减小
(3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化
(4)4CO32-+2H2O-4e-4HCO3-+O2↑　H2
(5)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜
解析 (1)Al2O3为两性氧化物,在NaOH溶液中会溶解生成NaAlO2。
(2)加入的NaHCO3与过量的NaOH反应,导致溶液的pH减小。
(3)电解Al2O3时阳极有O2生成,高温下O2会氧化石墨。
(4)阳极为H2O失去电子生成O2,水电离的OH-放电之后,留下H+,可以与CO32-反应生成HCO3-;阴极为水电离出的H+放电生成H2。
(5)NH4Cl受热易分解产生HCl和NH3,HCl可以破坏Al表面的氧化膜,使得Al更易与N2反应。
7.答案 (1)增大反应物接触面积
(2)40 ℃,60 min
(3)2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O
(4)SiO2 、BaSO4　3
(5)AC
(6)最后一滴NH4SCN溶液滴入,锥形瓶内溶液变为红色,且半分钟内不变色　97.1
解析 (1)根据影响化学反应速率的因素,增大接触面积或升高温度或增大盐酸浓度或充分搅拌等都能增大反应速率。步骤①中将矿石制成浆液,增大了反应物的接触面积,能增大反应速率。
(2)在“浆液”中加入工业盐酸,根据锶的浸出率与温度、时间的关系图分析:由图1可知40 ℃时锶的浸出率最高,由图2可知60 min时锶的浸出率最高,所以合适的工业生产条件为40 ℃,60 min。
(3)步骤②“溶液”中含有Fe2+,加入30%的H2O2溶液和稀硫酸,会发生反应2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O,H2O2起氧化剂的作用。
(4)步骤③所得滤渣的主要成分除Fe(OH)3外,还有不溶于水和酸的SiO2固体,还会有过程中生成的BaSO4沉淀;25 ℃时,Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38,要使Fe3+完全沉淀,c3(OH-)=Ksp[Fe(OH)3]1.0×10-5=1.0×10-381.0×10-5=1.0×10-33, 所以c(OH-)=1.0×10-11 mol·L-1,c(H+)=1.0×10-3 mol·L-1,即pH=3,要使Fe3+沉淀完全需调节溶液pH最小为3。
(5)SrCl2·6H2O晶体在61 ℃时开始失去结晶水,100 ℃时失去全部结晶水。步骤④用60 ℃的热水浴加热蒸发至有晶膜出现,不会造成SrCl2·6H2O失去结晶水,又能增大反应速率,故A正确;因为Sr的金属性很强,Sr2+在溶液中不会发生水解,所以步骤④冷却结晶过程中不用通入HCl气体,故B错误;步骤⑤干燥SrCl2·6H2O晶体采用减压干燥,可以减少SrCl2·6H2O晶体失水,故C正确。
(6)Fe3+为黄色,遇SCN-后溶液变红;含Fe3+的溶液作指示剂,当滴入最后一滴NH4SCN溶液时,锥形瓶内溶液变为红色,且半分钟内不变色,说明达到滴定终点。根据关系式AgSCN~NH4SCN可知,生成AgSCN的物质的量n=0.02 L×0.100 mol·L-1=0.002 mol,与Cl-反应的Ag+为1.70 g170 g·mol-1-0.002 mol=0.008 mol,根据关系式SrCl2·6H2O~2Ag+可知,n(SrCl2·6H2O)=0.004 mol,SrCl2·6H2O晶体的纯度=0.004mol×267 g·mol-11.10 g×100%≈97.1%。

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