第三章 金属及其化合物答案.docx
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第三章金属及其化合物答案
第三章 金属及其化合物
第一节 金属的化学性质
第1课时 金属与非金属的反应
1.B 2.D 3.D
4.B [解析]在常温下,钠与氧气反应生成氧化钠。
5.D [解析]钠在空气中燃烧的产物是淡黄色固体Na2O2,①②错误;氧化铝的熔点比铝的熔点高,所以加热铝箔到熔化不会滴落,③正确;镁因表面生成致密氧化物薄膜而对内部的镁有保护作用,④正确;⑤错误;铁在潮湿的空气中生成的铁锈比较疏松,对内层金属无保护作用,所以铁制品表面要涂上保护层,⑥正确。
因此D项正确。
6.A [解析]加热时打磨掉氧化膜的铝又迅速被O2氧化为Al2O3,包裹在Al的表面,保护内层的Al不被继续氧化;由于Al2O3的熔点比Al高,当加热至铝熔化时,Al2O3薄膜依然完好存在,里面熔化的铝不与O2接触不能迅速燃烧,也不会滴落。
7.B [解析]钠不论变成Na2O还是变成Na2O2,都是1个钠原子失去1个电子,而在加热条件下生成的过氧化钠比氧化钠质量大。
8.C [解析]Na与O2反应的生成物有Na2O和Na2O2两种,A项错误;Ca(OH)2与少量CO2反应产物为CaCO3,与过量的CO2反应生成Ca(HCO3)2,B项错误;Mg和O2的反应产物只有MgO,C项正确;C和O2反应时因O2的量不同有CO和CO2两种不同的产物,D项错误。
9.D [解析]由题可知,Na的质量为2.3g,与O2反应可能生成(m+0.8)gNa2O,也可能生成(m+1.6)gNa2O2,也可能既生成Na2O,又生成Na2O2,质量在两者之间。
10.
(1)Na2O2 2Na+O2
Na2O2
(2)CO2 能 C+CO2
2CO
[解析]
(1)若A为金属,由A与氧气反应生成淡黄色固体可知A为钠,C为过氧化钠;
(2)若A为非金属,常见固体单质为黑色,由C为温室气体可知A为碳单质,C为二氧化碳,二氧化碳能与碳反应生成一氧化碳。
第2课时 金属与酸和水的反应 铝与氢氧化钠溶液的反应
1.B [解析]做钠跟水反应实验的操作步骤:
用镊子取一小块金属钠,将金属钠放在玻璃片上,用小刀切一小块钠,用滤纸擦干表面的煤油,放入盛水的烧杯中即可。
2.C [解析]A项,将一小块金属钠投入MgCl2溶液中,有气体、白色沉淀生成,不符合题意;B项,将一小块金属钠投入Ba(OH)2稀溶液中,无蓝色沉淀生成,不符合题意;C项,将一小块金属钠投入CuSO4溶液,Na先与水反应生成NaOH和H2,NaOH再与CuSO4反应生成Cu(OH)2蓝色沉淀,符合题意;D项,将一小块金属钠投入CaCl2溶液中,无蓝色沉淀生成,不符合题意。
3.C [解析]反应的特征是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物,为置换反应,元素化合价发生变化,属于氧化还原反应,故A正确;反应可用于制备Ti,故B正确;因Na较活泼,能与水反应,故该反应不能在水溶液中进行,故C错误;该反应为置换反应,可说明钠的金属活泼性比钛强,故D正确。
4.A [解析]首先铝与水不反应,D错误;铝与剩余三种物质均可产生氢气,铝质量一定,当三种物质足量时,产生氢气的量相同,根据与三种物质反应后产物的化学式分别是NaAlO2、Al2(SO4)3、AlCl3来判断,所用氢氧化钠物质的量最少。
5.B [解析]因为等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生H2的体积比为1∶1,足量的铝分别与等物质的量浓度、等体积的盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生H2的体积比为1∶3,而今产生H2的体积比:
<
<
,所以反应的情况为甲中铝过量,盐酸不足;乙中铝不足,氢氧化钠过量。
6.C [解析]A项,电荷不守恒;B项,应为2Al+2OH-+2H2O===2AlO
+3H2↑;D项,铁与H2SO4反应,生成Fe2+。
7.B
8.C [解析]有关反应的离子方程式为Fe+2H+===Fe2++H2↑、2Al+6H+===2Al3++3H2↑、2Al+2OH-+2H2O===2AlO
+3H2↑,铁铝合金与盐酸反应时,Fe和Al都反应放出H2,而与NaOH溶液反应时,Fe不反应,Al反应放出H2,设Fe的物质的量为x,Al的物质的量为y,则H2的物质的量分别为x+1.5y和1.5y,则由(x+1.5y)∶1.5y=3∶2得出x∶y=3∶4,即n(Fe)∶n(Al)=3∶4。
9.
(1)2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑ 反应放热、钠的熔点低
(2)①2Al+2OH-+2H2O===2AlO
+3H2↑
②Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
10.H+、Cl- K+、Mg2+ OH-、K+ Cl-、CO
[解析]与铝反应放出氢气的溶液可能为酸性溶液也可能为强碱性溶液,若为酸性溶液(含H+),则阴离子不可能有OH-、CO
,只能有Cl-,阳离子还可能有K+、Mg2+;若为强碱性溶液(含OH-),则阳离子不能有H+、Mg2+,只能为K+,阴离子还可能有Cl-、CO
。
11.
(1)3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2 H2O
(2)检验装置的气密性 (3)提供持续不断的水蒸气
(4)先点燃酒精灯,产生水蒸气后,再点燃酒精喷灯(5)碱石灰(或无水CaCl2)
第3课时 物质的量在化学方程式计算中的应用
1.B [解析]0.46g金属钠的物质的量为0.02mol,根据2Na+2H2O===2NaOH+H2↑可知,0.02mol的钠与足量的水充分反应生成NaOH的物质的量为0.02mol,所得溶液体积为0.1L,因此溶液中溶质的物质的量浓度等于0.2mol/L。
2.D [解析]铝在反应时,1molAl可失去3mol电子,因此有2mol电子转移需Al的物质的量为
mol。
3.D [解析]消耗等物质的量浓度的AgNO3溶液的体积比为3∶2∶1,则消耗Ag+的物质的量之比为3∶2∶1,故NaCl、MgCl2、AlCl3的物质的量之比为3∶1∶
,即为9∶3∶1,则体积比为9∶3∶1。
4.2.24
[解析]设6.5g锌完全反应需要H2SO4的质量为x,则有
Zn + H2SO4===ZnSO4+H2↑
65 98
6.5g x
x=
=9.8g
因为9.8g<50g×20%=10g,所以H2SO4过量,应根据锌的量进行计算。
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
65g22.4L
6.5gV(H2)
V(H2)=
=2.24L
5.
(1)25%
(2)1mol·L-1
[解析]
(1)设镁的质量为x,则:
Mg+H2SO4===MgSO4+H2↑
24g 22.4L
x 4.48L
所以
=
解得x=4.8g
铜的质量分数为
×100%=25%
(2)n(MgSO4)=n(Mg)=
=0.2mol
c(MgSO4)=
=1mol·L-1
6.C [解析]3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2 Δm(固体质量增加)
3mol64g
n(Fe)32g
解得n(Fe)=1.5mol。
7.
(1)1.12
(2)1mol·L-1
[解析]参加反应的铁的质量为2.8g,因铁过量,盐酸完全反应,设HCl的物质的量为n(HCl),氢气在标准状况下的体积为V(H2),
则Fe + 2HCl===FeCl2+H2↑
56g 2mol 22.4L
2.8g n(HCl) V(H2)
=
=
解得:
V(H2)=1.12L,n(HCl)=0.1mol。
盐酸的物质的量浓度为c(HCl)=0.1mol÷0.1L=1mol·L-1。
8.
(1)5mol·L-1
(2)1.12
[解析]5.3gNa2CO3的物质的量为
=0.05mol,则:
Na2CO3 + 2HCl===2NaCl+CO2↑+H2O
1mol2mol1mol
0.05moln(HCl)n(CO2)
所以n(HCl)=0.05mol×2=0.1mol,n(CO2)=0.05mol,故盐酸的物质的量浓度为0.1mol÷0.02L=5mol·L-1,生成二氧化碳在标况下的体积为0.05mol×22.4L·mol-1=1.12L。
9.C [解析]可设该氯化物的化学式为RClx,
RClx + xAgNO3===xAgCl↓+R(NO3)x
1 x
20×10-3L×0.05mol·L-1 20×10-3L×0.15mol·L-1
列式得:
1∶x=(20×10-3L×0.05mol·L-1)∶(20×10-3L×0.15mol·L-1),解得x=3。
10.C [解析]根据化学方程式Fe+2HCl===FeCl2+H2↑和Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑可知,若盐酸、硫酸过量,等量的铁全部反应,则产生H2的质量比应为1∶1;若铁都过量,则两酸都全部反应,据题给数据,n(HCl)=n(H2SO4)=2mol·L-1×0.1L=0.2mol,则盐酸产生H20.1mol,硫酸产生H20.2mol,二者的质量比为1∶2。
这两种情况不符合题意,只能是盐酸中铁过量(盐酸耗铁少),硫酸中铁不足(硫酸耗铁多)这种情况下,才可能使产生的H2的质量比为2∶3。
当铁与盐酸反应,盐酸全部反应时,产生的H2为0.1mol,根据产生H2的质量比2∶3可知,硫酸产H2为0.15mol。
设硫酸中参加反应的铁的质量为x,则:
Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑
56g 1mol
x 0.15mol
计算可得x=8.4g
11.A [解析]设H2SO4物质的量为x,CuSO4物质的量为y。
Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑ 固体减少质量Δm
1mol 56g
x 56x
Fe+CuSO4===FeSO4+Cu 固体增加质量Δm
1mol 8g
y 8y
充分反应后,剩余固体的质量与原加入铁粉的质量相等,所以56x=8y,即
=
,则原溶液中H+和SO
的物质的量之比为
=
。
12.D [解析]n(消耗HCl)=0.2L×5mol·L-1-0.2L×4.6mol·L-1=0.08mol,A正确;可设混合物中Al、Fe物质的量分别为x、y,则根据Al~3HCl、Fe~2HCl,可得3x+2y=0.08mol ①,27g·mol-1×x+56g·mol-1×y=1.1g ②,①②联立可得x=0.02mol、y=0.01mol,可知B、C正确,D错误。
13.
(1)
∶
∶
(2)1∶2∶3 (3)23∶12∶9 (4)6∶3∶2(5)Na>Al=Mg
[解析]钠、镁、铝与酸溶液反应的化学方程式:
2Na+2HCl===2NaCl+H2↑,Mg+2HCl===MgCl2+H2↑,2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑,以及2Na+2H2O===2NaOH+H2↑。
(1)置换出1molH原子需Na、Mg、Al的质量分别为23g、12g、9g,则Wg金属置换出H2的物质的量之比(体积之比)为
∶
∶
=
∶
∶
。
(2)Na、Mg、Al三种金属与盐酸反应后化合价分别为+1、+2、+3,故相同物质的量的三种金属与酸完全反应产生H2的体积比为1∶2∶3。
(3)由解析
(1)可知产生相同物质的量的H2需Na、Mg、Al的质量比为23∶12∶9。
(4)若要制取3molH2(6molH原子,6是1、2、3的最小公倍数),需Na、Mg、Al的物质的量分别为6mol、3mol、2mol,故比值为6∶3∶2。
(5)因n(HCl)=0.01mol,故三种金属均过量,过量的Na还与H2O完全反应产生H2最多,Mg、Al产生H2一样多。
14.
(1)2Na+2H2O===2NaOH+H2↑ Na2O+H2O===2NaOH
2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑
(2)0.010mol (3)0.070mol (4)0.020mol
[解析]该实验中发生的反应可表示为①2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,②Na2O+H2O===2NaOH,③2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑。
消耗的Al的物质的量为n(Al)=
=0.010mol,根据反应③可得由铝消耗NaOH的物质的量为n(NaOH)=0.010mol,生成的氢气的物质的量为n(H2)=0.015mol,那么由金属钠生成的氢气的物质的量为n(H2)=
-0.015mol=0.035mol,根据反应①可得金属钠的物质的量为n(Na)=2×0.035mol=0.070mol,又因为反应后溶液中NaOH的物质的量为n(NaOH)=2.0L×0.050mol·L-1=0.10mol,所以溶液中Na+的总物质的量为n(Na+)=0.10mol+0.010mol=0.11mol,n(Na2O)=(0.11mol-0.070mol)/2=0.020mol。
第二节 几种重要的金属化合物
第1课时 钠的重要化合物
1.C
2.C [解析]4.48LCO2与足量Na2O2反应时,产生2.24LO2,现反应后气体体积为3.36L,说明4.48LCO2未反应完,则3.36L气体应为CO2和O2的混合气体。
3.B [解析]碳酸钠的溶解度大于碳酸氢钠,A项错误;热稳定性:
Na2CO3>NaHCO3,B项正确;分别滴加HCl溶液,反应的离子方程式为CO
+2H+===CO2↑+H2O,HCO
+H+===H2O+CO2↑,相同条件下NaHCO3比Na2CO3反应放出气体快,C项错误;Na2CO3能够与二氧化碳和水反应生成碳酸氢钠,碳酸氢钠加热能够分解生成碳酸钠,二者能够相互转化,D错误。
4.D [解析]等质量的Na2CO3和NaHCO3,NaHCO3物质的量较多,生成二氧化碳多,A正确;NaHCO3和Na2CO3都与盐酸反应生成二氧化碳气体:
Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑,NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑,等物质的量的Na2CO3和NaHCO3分别与足量盐酸反应,放出CO2的量相等,B正确;由反应Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑,NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑可知,等物质的量的Na2CO3和NaHCO3跟同浓度盐酸充分反应时,消耗酸的体积比是2∶1,C正确;Na2CO3和NaHCO3都与澄清的石灰水反应生成沉淀,D错误。
5.D [解析]铂丝要用盐酸来洗涤,更容易将铂丝上的物质洗去,且盐酸易挥发不会干扰实验,A错误;焰色反应是元素的性质,不是单质,B错误;钾元素的焰色反应的颜色为紫色,但要透过蓝色钴玻璃滤去火焰的黄光才能观察到,C错误;焰色反应是元素的性质,钠元素的焰色反应为黄色,D正确。
6.C [解析]按照焰色反应实验的操作步骤:
洗、烧、蘸、烧、洗,应选C。
特别注意点:
①观察K的焰色必须透过蓝色钴玻璃,以滤去火焰中黄色的光;②每次蘸取不同试样前,必须先用盐酸洗净、灼烧。
7.C [解析]反应生成氧气,则气球a变大,故A正确;反应生成气体,则试管b中有气泡冒出,故B正确;U形管内的红色的水不褪色,故C错误;产生O2使气球膨胀,该反应放出大量热量,使集气瓶中空气受热膨胀而使U形管中水位d高于c,故D正确。
8.D [解析]Na2O和水反应只生成碱,是碱性氧化物,Na2O2和水反应生成氢氧化钠和氧气,不是碱性氧化物,A错误;Na2CO3溶液与CaCl2溶液反应得到CaCO3白色沉淀,NaHCO3溶液与CaCl2溶液不反应,无沉淀生成,B错误;钾元素的紫光必须透过蓝色钴玻璃才能观察到,故某物质灼烧时焰色反应为黄色,则一定含钠元素,也可能含钾元素,C错误;Na2O2能与二氧化碳、水蒸气反应生成氧气,可作供氧剂,而Na2O与二氧化碳、水蒸气反应不能生成氧气,所以氧化钠不能作供氧剂,D正确。
9.C [解析]碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠,二者加热时都有残留物,不能鉴别,A错误;二者都含钠元素,焰色反应都呈黄色,不能鉴别,B错误;与醋酸反应时,碳酸氢钠产生二氧化碳较快,可直接生成二氧化碳气体,而碳酸钠先与醋酸生成碳酸氢钠,进而继续与醋酸反应生成二氧化碳气体,产生气体较慢,C正确;加入澄清石灰水,Na2CO3和Ca(OH)2混合后生成CaCO3,发生反应Na2CO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+2NaOH,NaHCO3可与澄清石灰水发生反应Ca(OH)2+NaHCO3===CaCO3↓+NaOH+H2O或Ca(OH)2+2NaHCO3===CaCO3↓+Na2CO3+2H2O,不能鉴别,D错误。
10.C [解析]m(O2)=21.8g-18.6g=3.2g,n(O2)=
=0.1mol,由方程式:
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,所以n(Na2O2)=2n(O2)=0.2mol,m(Na2O2)=0.2mol×78g·mol-1=15.6g,m(Na2O)=21.8g-15.6g=6.2g,n(Na2O)=
=0.1mol,所以n(Na2O2)∶n(Na2O)=0.2mol∶0.1mol=2∶1。
11.
(1)Na2O2 NaHCO3
(2)
(3)CO2+2OH-===CO
+H2O
(4)2NaHCO3+2Na2O2
2Na2CO3+2NaOH+O2↑
[解析]解推断题的关键是找突破口,根据A、B、C、D、E五种物质的焰色都呈黄色,A、B与水反应都有气体放出,A与水反应放出的气体具有还原性,B与水反应放出的气体具有氧化性,可知A为Na,B为Na2O2,前后联系,可推知C为NaOH,D为Na2CO3,E为NaHCO3。
第2课时 铝的重要化合物
1.D
2.B [解析]Al(OH)3加热分解可直接得Al2O3,Al与强碱溶液反应可得AlO
,Al3+遇碱可直接得Al(OH)3,Al2O3难溶于水,不能通过一步反应得Al(OH)3,应将Al2O3与强酸或强碱反应得Al3+或AlO
,再与碱或酸反应,才能得Al(OH)3。
3.C
4.D [解析]Cu在金属活动性顺序表中位于氢元素的后边,不能把酸中的H置换出来,也不能与强碱发生反应,A错误;Mg不能与强碱发生反应,B错误;Fe只能与酸发生反应,而不能与强碱发生反应,C错误;Al、NaHCO3、Al2O3遇到盐酸或强碱溶液都能反应,符合题意,D正确。
5.A [解析]根据Zn(OH)2与Al(OH)3一样,是一种两性氢氧化物,它与强酸、强碱都能发生反应,但与Al(OH)3不同的是Zn(OH)2能溶于过量的氨水中,而Al(OH)3却不能,所以AlCl3与氨水反应,无论氨水的量多少,产物均是Al(OH)3和NH4Cl,无法运用互滴进行鉴别,其他均可,选A。
6.A
7.C [解析]把CO2通入CaCl2溶液中不反应。
8.C [解析]铝土矿加盐酸生成Al3+和Fe3+,二氧化硅不溶于盐酸,所以要过滤,分离出二氧化硅;滤液中加过量NaOH,Al3+转化为AlO
,Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,过滤除去Fe(OH)3沉淀,向滤液中通过量的二氧化碳,会生成Al(OH)3沉淀,Al(OH)3分解生成Al2O3,最后电解熔融的Al2O3生成Al。
由以上分析可知①②中除加试剂外,还需要进行过滤操作,A正确;a中为Al3+,b中为AlO
,a、b中铝元素的化合价均为+3价,B正确;③中需要把AlO
转化为Al(OH)3沉淀,要通入过量的二氧化碳,AlO
+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO
,C错误;根据上面分析可知④是Al(OH)3,受热分解生成Al2O3,D正确。
9.D
10.C [解析]由图中图线可知,随着Ba(OH)2的不断加入开始生成沉淀,当加入3molBa(OH)2时生成的沉淀量达到最大值5mol;再加入Ba(OH)2溶液,生成的沉淀部分溶解,再加入1molBa(OH)2时生成的沉淀不再溶解,此时剩余沉淀为3mol,符合此现象的只有向Al2(SO4)3溶液中滴加Ba(OH)2溶液,所以符合题意的为C。
11.C
12.C [解析]CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中,第一步反应:
CO2+Ba(OH)2===BaCO3↓+H2O,第二步反应:
CO2+2KOH===K2CO3+H2O,第三步反应:
CO2+2KAlO2+3H2O===2Al(OH)3↓+K2CO3,第四步反应:
K2CO3+CO2+H2O===2KHCO3,第五步反应:
BaCO3+CO2+H2O===Ba(HCO3)2,所以图C正确。
13.B [解析]金属粉末加入足量的盐酸发生反应Mg+2HCl===MgCl2+H2↑,2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑,在所得溶液中加入过量的NaOH溶液时,发生反应HCl+NaOH===NaCl+H2O,MgCl2+2NaOH===Mg(OH)2↓+2NaCl,AlCl3+4NaOH===NaAlO2+3NaCl+2H2O,最后得到的沉淀是Mg(OH)2,将其洗涤灼烧,发生分解反应Mg(OH)2
MgO+H2O,最后得到的固体是MgO,由于原固体是镁、铝合金,粉末与原合金质量相等,说明合金中Al的质量等于MgO中氧元素的质量,则合金中铝的质量分数等于MgO中氧元素的质量分数为16÷40×100%=40%。
14.
(1)Al(OH)3 AlCl3
(2)Al(OH)3、Al2O3
(3)AlO
+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO
Al(OH)3+OH-===AlO
+2H2O Al2O3+2OH-===2AlO
+H2O
[解析]本题主要考查铝的化合物之间的相互转化关系,以物质B作为突破口,B既能与NaOH反应,又能与盐酸反应,且能受热分解,B为Al(OH)3,C为Al2O3,则D为AlCl3,E为NaAlO2,A与过量CO2反应生成B,且焰色反应为紫色,A为KAlO2。
15.
(1)2∶3
(2)10.08L (3)5mol/L (4)1.25mol/L
[解析]由图像可知,从开始至加入NaOH溶液20mL,没有沉淀生成,说明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后硫酸有剩余,此时发生的反应为H2SO4+2NaOH===Na2SO4+2H2O;
当V(NaOH溶液)=200mL时,沉淀量最大,此时为Mg(OH)2和Al(OH)3,二者物质的量之和为0.35mol,溶液中溶质为Na2SO4;从200mL到240mL,NaOH溶解Al(OH)3:
NaOH+Al(OH)3===NaAlO2+2H2O,当V(NaOH溶液)=240mL时,沉淀不再减少,此时全部为Mg(OH)2,物质的量为0.15mol,所以沉淀量最大时,Mg(OH)2为0.15mol,Al(OH)3为0.35mol-0.15mol=0.2mol。
(1)由元素守恒可知n(Al)=n[Al(OH)3]=0.2mol,n(Mg)
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