届高考化学二轮总复习限时训练 第14课时 金属元素及其化合物 新人教版湖南专用.docx
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届高考化学二轮总复习限时训练第14课时金属元素及其化合物新人教版湖南专用
第14课时 金属元素及其化合物
1.(2012·江苏)下列物质转化在给定条件下能实现的是( )
①Al2O3
NaAlO2(aq)
Al(OH)3
②S
SO3
H2SO4
③饱和NaCl(aq)
NaHCO3
Na2CO3
④Fe2O3
FeCl3(aq)
无水FeCl3
⑤MgCl2(aq)
Mg(OH)2
MgO
A.①③⑤ B.②③④
C.②④⑤ D.①④⑤
2.下列实验操作不能达到实验目的的是( )
A.用甲图所示的方法制备Fe(OH)2
B.用乙图所示的方法证明ρ(煤油)<ρ(钠)<ρ(水)
C.用丙图所示的方法制取金属锰
D.用丁图所示的方法比较NaHCO3和Na2CO3的热稳定性
3.现榨的苹果汁在空气中会由淡绿色变为棕黄色,其原因可能是( )
A.苹果汁中的Fe2+变成Fe3+
B.苹果汁中含有Cu2+
C.苹果汁含有OH-
D.苹果汁含有Na+
4.某溶液中有NH
、Na+、Fe2+和Al3+4种离子,若向其中加入过量的NaOH溶液,微热并搅拌,再加入过量的盐酸,溶液中大量增加的阳离子是( )
A.NH
B.Na+
C.Fe2+D.Al3+
5.(2011·上海)物质的量为0.10mol的镁条在只含有CO2和O2混合气体的容器中燃烧(产物不含碳酸镁),反应后容器内固体物质的质量不可能为( )
A.3.2gB.4.0g
C.4.2gD.4.6g
6.(2011·山东)Al、Fe、Cu都是重要的金属元素。
下列说法正确的是( )
A.三者对应的氧化物均为碱性氧化物
B.三者的单质放置在空气中均只生成氧化物
C.制备AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法
D.电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时阴极上依次析出Cu、Fe、Al
7.(2011·广东)某同学通过系列实验探究Mg及其化合物的性质,操作正确且能达到目的的是( )
A.将水加入浓硫酸中得稀硫酸,置镁片于其中探究Mg的活泼性
B.将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中,观察Mg(OH)2沉淀的生成
C.将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤,洗涤并收集沉淀
D.将Mg(OH)2沉淀转入表面皿中,加足量稀盐酸,加热蒸干得无水MgCl2固体
8.含碳48%的某生铁样品中,加入1.4mol·L-1的稀硝酸500mL,完全反应后生成标准状况下的NO气体3.36L,要使溶液中的铁元素完全沉淀,需加2mol·L-1NaOH溶液的体积为( )
A.275mLB.350mL
C.560mLD.700mL
9.若在加入铝粉能放出氢气的溶液中,分别加入下列各组离子,可能大量共存的是( )
A.NH
NO
CO
Na+
B.Na+ Ba2+ Mg2+ HCO
C.NO
Na+ Al3+ Cl-
D.NO
K+ AlO
OH-
10.等质量的三份锌a、b和c,分别加入等体积等浓度的稀H2SO4中,a中同时加入适量CuSO4溶液,c中加入适量CH3COONa。
下列各图中表示其产生氢气总体积(V)与时间(t)的关系,其中正确的是( )
11.粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。
进行如下实验:
①取适量A进行铝热反应,产物中有单质B生成;②另取20gA全部溶于0.15L6.0mol·L-1盐酸中,得溶液C;③将①中得到的单质B和溶液C反应,放出1.12L(标准状况)气体,同时生成溶液D,还残留有固体物质B;④用KSCN溶液检验时,溶液D不变色。
请填空:
(1)①中引发铝热反应的实验操作是 加少量KClO3,插上Mg条并将其点燃 ,产物中的单质B是 Fe 。
(2)②中所发生的各反应的化学方程式 Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O、MgO+2HCl=MgCl2+H2O 。
(3)③中所发生的各反应的离子方程式是 Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe+2Fe3+=3Fe2+ 。
(4)若溶液D的体积仍视为0.15L,则该溶液中c(Mg2+)为 0.67mol·L-1 ,c(Fe2+)为 2.3mol·L-1 。
12.X、Y、Z为三种常见的单质,Z为绿色植物光合作用后的产物之一,A、B为常见的化合物。
它们在一定条件下可以发生如图所示的转化关系(均不是在溶液中进行的反应,以下每空中填入一种即可)。
+
→
+
(1)当X、Y均为金属时,Y的化学式为 Fe ,B的化学式为 Al2O3 ;
(2)当X为非金属且为气体,Y为金属且为紫红色时,X的化学式为 H2,A的化学式为CuO ;
(3)当X为金属、Y为非金属且为固体时,X与A反应的化学方程式为2Mg+CO2=2MgO+C;
(4)当X、Y均为非金属固体时,X与A反应的化学方程式为 SiO2+2C=Si+2CO 。
13.实验室中某待测溶液可能含有Cu2+、Mg2+、Fe3+、Fe2+、Al3+、K+、NH
、SO
等离子的几种,为分析其成分,取此溶液分别进行了四个实验,其操作和有关现象如下图①所示:
第①个实验为焰色反应;第②个实验中加入Ba(NO3)2溶液生成白色沉淀;第③个实验中,生成白色沉淀的量与加入NaOH的量有图②所示的相互关系。
据此可知:
(1)在原溶液中一定不存在的离子有 Fe3+、Fe2+、Cu2+、NH
。
(2)为满足该溶液中一定存在的离子的要求,一般可溶解两种常见物质为 KAl(SO4)2[或KAl(SO4)2·12H2O] 和 MgSO4 (写化学式)。
(3)写出第③个实验中发生反应的离子方程式
A:
Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓ 。
B:
Al3++3OH-=Al(OH)3↓ 。
C:
Al(OH)3+OH-=AlO
+2H2O 。
(4)写出第④个实验中生成白色沉淀和无色无味气体的总反应的离子方程式 2Mg2++2Na2O2+2H2O=2Mg(OH)2↓+O2↑ 。
14.钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属,四川省攀枝花和西昌地区的钒钛磁铁矿储量丰富。
如图所示,将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链可以大大提高资源利用率,减少环境污染。
(1)电解饱和食盐水时,总反应的离子方程式是 2Cl-+2H2O=2OH-+H2↑+Cl2↑ 。
(2)写出钛铁矿经氯化得到四氯化钛的化学方程式:
2FeTiO3+6C+7Cl2=2FeCl3+2TiCl4+6CO。
(3)化学反应不管是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的。
已知:
①Mg(s)+Cl2(g)===MgCl2(s)
ΔH=-641kJ·mol-1
②Ti(s)+2Cl2(g)===TiCl4(s) ΔH=-770kJ·mol-1
则2Mg(s)+TiCl4(s)===2MgCl2(s)+Ti(s) ΔH= -512kJ·mol-1 。
反应2Mg+TiCl4
2MgCl2+Ti在Ar气氛中进行的理由是 防止高温下Mg(Ti)与空气中的O2(CO2、N2)反应 。
(4)在上述产业链中,合成192t甲醇理论上需额外补充H2 10 t(不考虑生产过程中物质的任何损失)。
15.现拟在实验室里利用空气和镁粉为原料制取少量氮化镁(Mg3N2)。
已知实验中可能会发生下列反应:
①2Mg+O2
2MgO;
②3Mg+N2
Mg3N2;
③2Mg+CO2
2MgO+C;
④Mg+H2O
MgO+H2↑;
⑤Mg3N2+6H2O===3Mg(OH)2+2NH3↑。
可供选择的装置和药品如下图所示(镁粉、还原铁粉均已干燥,装置内所发生的反应是完全的,整套装置的末端与干燥管相连)。
回答下列问题:
(1)在设计实验方案时,除装置A、E外,还应选择的装置(填字母代号)及其目的分别是 B、D、F。
选择B,目的:
除去空气中的水蒸气;选择D,目的:
除去空气中的CO2;选择F,目的:
除去空气中的O2 。
(2)连接并检查实验装置的气密性。
实验开始时,打开自来水的开关,将空气从5升的储气瓶压入反应装置,则气流流经导管的顺序是(填字母代号) j→h→g→d→c→k→l(或l→k)→a→b(或b→a) 。
(3)通气后,如果同时点燃A、F装置的酒精灯,对实验结果有何影响?
制得的氮化镁将不纯,原因是 因为A装置没有排完空气前就加热会让空气中的氧气、CO2、水蒸气等与镁反应。
(4)请设计一个实验,验证产物是氮化镁:
取少量产物置于试管中,加入适量水,将润湿的红色石蕊试纸置于试管口,如果能够看到润湿的红色石蕊试纸变蓝,则说明产物是氮化镁 。
16.(2011·四川)三草酸合铁酸钾晶体(K3[Fe(C2O4)3]·xH2O)是一种光敏材料,在110℃可完全失去结晶水。
为测定该晶体中铁的含量和结晶水的含量,某实验小组做了如下实验:
(1)铁含量的测定
步骤一:
称量5.00g三草酸合铁酸钾晶体,配制成250mL溶液。
步骤二:
取所配溶液25.00mL于锥形瓶中,加稀H2SO4酸化,滴加KMnO4溶液至草酸根恰好全部氧化成二氧化碳,同时,MnO
被还原成Mn2+。
向反应后的溶液中加入一小匙锌粉,加热至黄色刚好消失,过滤,洗涤,将过滤及洗涤所得溶液收集到锥形瓶中,此时,溶液仍呈酸性。
步骤三:
用0.010mol/LKMnO4溶液滴定步骤二所得溶液至终点,消耗KMnO4溶液20.02mL,滴定中MnO
被还原成Mn2+。
重复步骤二、步骤三操作,滴定消耗0.010mol/LKMnO4溶液19.98mL。
请回答下列问题:
①配制三草酸合铁酸钾溶液的操作步骤依次是:
称量、 溶解 、转移、洗涤并转移、 定容 、摇匀。
②加入锌粉的目的是 将Fe3+还原为Fe2+ 。
③写出步骤三中发生反应的离子方程式:
5Fe2++MnO
+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O 。
④实验测得该晶体中铁的质量分数为 11.20%或0.112 。
在步骤二中,若加入的KMnO4溶液的量不够,则测得的铁含量 偏高 。
(选填“偏低”、“偏高”或“不变”)
(2)结晶水的测定
将坩埚洗净,烘干至恒重,记录质量;在坩埚中加入研细的三草酸合铁酸钾晶体,称量并记录质量;加热至110℃,恒温一段时间,置于空气中冷却,称量并记录质量;计算结晶水含量。
请纠正实验过程中的两处错误:
加热后在干燥器中冷却 ; 对盛有样品的坩埚进行多次加热、干燥器中冷却、称量并记录质量,直至称量质量几乎相等 。
17.(2012·江苏)铝是地壳中含量最高的金属元素,其单质及合金在生产生活中的应用日趋广泛。
(1)真空碳热还原-氯化法可实现由铝土矿制备金属铝,其相关反应的热化学方程式如下:
Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s)===3AlCl(g)+3CO(g) ΔH=akJ·mol-1
3AlCl(g)===3Al(l)+AlCl3(g) ΔH=bkJ·mol-1
①反应Al2O3(s)+3C(s)===2Al(l)+3CO(g)的ΔH= a+b kJ·mol-1(用含a、b的代数式表示)。
②Al4C3是反应过程的中间产物。
Al4C3与盐酸反应(产物之一是含氢量最高的烃)的化学方程式为Al4C3+12HCl=4AlCl3+3CH4↑ 。
(2)镁铝合金(Mg17Al12)是一种潜在的贮氢材料,可在氩气保护下,将一定化学计量比的Mg、Al单质在一定温度下熔炼获得。
该合金在一定条件下完全吸氢的反应方程式为Mg17Al12+17H2===17MgH2+12Al。
得到的混合物Y(17MgH2+12Al)在一定条件下释放出氢气。
①熔炼制备镁铝合金(Mg17Al12)时通入氩气的目的是 防止Mg、Al被空气氧化 。
②在6.0mol·L-1HCl溶液中,混合物Y能完全释放出H2。
1molMg17Al12完全吸氢后得到的混合物Y与上述盐酸完全反应,释放出H2的物质的量为 52mol 。
(3)铝电池性能优越,Al-Ag2O电池可用作水下动力电源,其原理如图所示。
该电池反应的化学方程式为:
2Al+3Ag2O+2NaOH=2NaAlO2+6Ag+H2O 。
18.(2012·山东)工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下:
黄铜矿
气体A泡铜(Cu2O、Cu)熔渣B
粗铜
精铜
(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的 c、d 吸收。
a.浓H2SO4 b.稀HNO3 c.NaOH溶液 d.氨水
(2)用稀H2SO4浸泡熔渣B,取少量所得溶液,滴加KSCN溶液后呈红色,说明溶液中存在 Fe3+ (填离子符号),检验溶液中还存在Fe2+的方法是 取少量溶液,滴加KMnO4溶液,KMnO4褪色 (注明试剂、现象)。
(3)由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为 3Cu2O+2Al=Al2O3+6Cu 。
(4)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼,下列说法正确的是 b、d 。
a.电能全部转化为化学能
b.粗铜接电源正极,发生氧化反应
c.溶液中Cu2+向阳极移动
d.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
(5)利用反应2Cu+O2+2H2SO4===2CuSO4+2H2O可制备CuSO4,若将该反应设计为原电池,其正极电极反应式为 4H++O2+4e-=2H2O 。
第14课时 金属元素及其化合物
1.A
2.D 解析:
D项,加热的条件不一样,NaHCO3是能直接加热到的,而Na2CO3却不是,即使NaHCO3分解也不能说明NaHCO3的热稳定性比Na2CO3弱,但如果小试管装的是NaHCO3,若NaHCO3还分解,则可以说明NaHCO3的热稳定性比Na2CO3弱。
3.A
4.B 解析:
NH
会与碱反应生成氨气受到损失,Fe2+在转化过程中会被氧化最终变为Fe3+,Al3+最终没有变化,由于加入了Na+导致Na+增加。
5.D 解析:
若镁全部与氧气反应只生成氧化镁,其质量是4g;若镁全部与二氧化碳反应生成氧化镁和碳,其质量是4.6g。
因为只要有氧气存在,就不可能生成单质碳,即镁应该首先与氧气反应,所以选项D是不可能。
6.C 解析:
A.Al2O3是两性氧化物;B.Cu放置在空气中可以生成铜绿;C.AlCl3、FeCl3、CuCl2都能水解生成氢氧化物和盐酸(具有挥发性),若将溶液直接加热蒸干主要得到相应的氢氧化物;D.根据阳离子的放电顺序Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+,电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合液时在阴极上生成的依次是Fe2+、Cu、H2。
7.B 解析:
由于浓硫酸溶于水放出大量的热,因此,稀释浓硫酸时,一定要将浓硫酸沿着器壁慢慢注入水中,而且要不断搅拌,故A错误;B项可以达到实验目的;在过滤操作中,滤液应沿着玻璃棒慢慢注入过滤器中,故C错误;MgCl2在溶液中能发生水解:
MgCl2+2H2OMg(OH)2+2HCl,在加热蒸干MgCl2溶液的过程中HCl不断挥发最后得到Mg(OH)2固体,故此过程不能得到无水MgCl2固体,D错误。
8.A 解析:
采用守恒法解决:
硝酸中0.7molN,有0.15mol变成NO,剩余的0.55mol与NaOH结合成NaNO3。
9.D 解析:
首先判断该溶液可能是强酸性溶液或强碱性溶液,具有弱碱对应的阳离子或弱酸对应的阴离子均不能大量共存。
另外还需考虑硝酸存在时不能产生氢气。
10.A 解析:
加入硫酸铜会消耗少量的Zn,氢气的量会减少一点,但形成了原电池,加快反应的速率;C中加入醋酸钠,降低c(H+),但不影响氢气的总量。
11.
(1)加少量KClO3,插上Mg条并将其点燃 Fe
(2)Fe2O3+6HCl===2FeCl3+3H2O、MgO+2HCl===MgCl2+H2O (3)Fe+2H+===Fe2++H2↑、Fe+2Fe3+===3Fe2+ (4)0.67mol·L-1 2.3mol·L-1
12.
(1)Fe Al2O3
(2)H2 CuO (3)2Mg+CO2
2MgO+C (4)SiO2+2C
Si+2CO
13.
(1)Fe3+、Fe2+、Cu2+、NH
(2)KAl(SO4)2[或KAl(SO4)2·12H2O] MgSO4 (3)Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓ Al3++3OH-===Al(OH)3↓ Al(OH)3+OH-===AlO
+2H2O (4)2Mg2++2Na2O2+2H2O===2Mg(OH)2↓+O2↑
解析:
本题考查离子的检验,焰色反应显紫色则一定有K+,第②个实验中加入Ba(NO3)2溶液生成白色沉淀,则一定有SO
,第③个实验中,生成白色沉淀,则无Cu2+、Fe3+,加入NaOH的量有图②所示的相互关系,则一定有Al3+、Mg2+,第④个实验加入过氧化钠产生白色沉淀,则无Fe2+,产生无色无味的气体,则无NH
。
14.
(1)2Cl-+2H2O
2OH-+H2↑+Cl2↑
(2)2FeTiO3+6C+7Cl2===2FeCl3+2TiCl4+6CO (3)②-512kJ·mol-1 防止高温下Mg(Ti)与空气中的O2(CO2、N2)反应 (4)10
15.
(1)B、D、F。
选择B,目的:
除去空气中的水蒸气;选择D,目的:
除去空气中的CO2;选择F,目的:
除去空气中的O2
(2)j→h→g→d→c→k→l(或l→k)→a→b(或b→a) (3)制得的氮化镁将不纯 因为A装置没有排完空气前就加热会让空气中的氧气、CO2、水蒸气等与镁反应 (4)取少量产物置于试管中,加入适量水,将润湿的红色石蕊试纸置于试管口,如果能够看到润湿的红色石蕊试纸变蓝,则说明产物是氮化镁
16.①溶解 定容 ②将Fe3+还原为Fe2+ ③5Fe2++MnO
+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O ④11.20%或0.112 偏高
(2)加热后在干燥器中冷却 对盛有样品的坩埚进行多次加热、干燥器中冷却、称量并记录质量,直至称量质量几乎相等
解析:
(1)④5Fe2++MnO
+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O
5 1
x 20×10-3×0.01
原250mL中含Fe0.01mol,质量0.56克
Fe%=
×100%=11.2%
若步骤二中KMnO4不足,剩余C2O
导致步骤三中耗KMnO4多,测定结果偏高。
17.
(1)①a+b ②Al4C3+12HCl===4AlCl3+3CH4↑
(2)①防止Mg、Al被空气氧化 ②52mol (3)2Al+3Ag2O+2NaOH===2NaAlO2+6Ag+H2O
18.
(1)c、d
(2)Fe3+ 取少量溶液,滴加KMnO4溶液,KMnO4褪色 (3)3Cu2O+2Al
Al2O3+6Cu
(4)b、d (5)4H++O2+4e-===2H2O
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