高考化學(xué)二輪復(fù)習 第一部分 專題篇 三 常見元素及其化合物 第10_講 金屬單質(zhì)及其化合物限時規(guī)范訓(xùn)練
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第10講 金屬單質(zhì)及其化合物 限時規(guī)范訓(xùn)練 1.下列關(guān)于元素及其化合物的說法中正確的是( ) A.Fe為活潑金屬,常溫下可與濃硝酸、稀硝酸、濃硫酸劇烈反應(yīng) B.Na久置于空氣中,可以和空氣中的有關(guān)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),最終生成NaHCO3 C.鋁具有良好的導(dǎo)電性,鋼抗拉強度大,鋼芯鋁絞線可用作遠距離高壓輸電線材料 D.銅的金屬活潑性比鐵的弱,可在海輪外殼上裝若干銅塊以減緩其腐蝕 解析:在常溫下鐵遇濃硫酸、濃硝酸發(fā)生鈍化,A項錯誤;鈉久置在空氣中,最終得到的是Na2CO3:Na→Na2O→NaOH→Na2CO310H2O→Na2CO3,B項錯誤;若海輪外殼上裝銅塊,將與船體、海水構(gòu)成原電池,船體(鐵)作負極,加速海輪的腐蝕,D項錯誤。 答案:C 2.a(chǎn)、b、c、d、e分別是Cu、Ag、Fe、Al、Mg五種金屬中的一種。已知:①a、c均能與稀硫酸反應(yīng)放出氣體;②b與d的硝酸鹽反應(yīng),置換出單質(zhì)d;③c與強堿反應(yīng)放出氣體;④c、e在冷的濃硝酸中發(fā)生鈍化。由此判斷:a、b、c、d、e分別是( ) A.Fe、Cu、Al、Ag、Mg B.Al、Cu、Mg、Ag、Fe C.Mg、Cu、Al、Ag、Fe D.Mg、Ag、Al、Cu、Fe 解析:c為與強堿溶液反應(yīng)放出氣體的金屬,故c為Al;遇冷的濃硝酸發(fā)生鈍化的金屬為Fe、Al,故e為Fe;進而推出a為Mg;b比d要活潑,故b為Cu,d為Ag。 答案:C 3.甲、乙、丙、丁是中學(xué)化學(xué)常見的物質(zhì),且甲、乙、丙均含有同一種元素。甲、乙、丙、丁之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示。則乙不可能是( ) A.Al(OH)3 B.FeCl3 C.CO D.Na2CO3 解析:甲、乙、丙、丁可以分別為AlCl3、Al(OH)3、NaAlO2、NaOH或分別為C、CO、CO2、O2或分別為NaOH、Na2CO3、NaHCO3、CO2時符合圖示轉(zhuǎn)化。 答案:B 4.下列實驗中,對應(yīng)的現(xiàn)象及結(jié)論都正確且兩者具有因果關(guān)系的是( ) 選項 實驗 現(xiàn)象 結(jié)論 A 將稀硝酸加入過量鐵粉中,充分反應(yīng)后滴加KSCN溶液 有氣體生成,溶液呈血紅色 稀硝酸將Fe 氧化為Fe3+ B 將銅粉加入1.0 molL-1Fe2(SO4)3 溶液中 溶液變藍、有黑色固體出現(xiàn) 金屬鐵比銅活潑 C 用坩堝鉗夾住一小塊用砂紙仔細打磨過的鋁箔在酒精燈上加熱 熔化后的液態(tài)鋁滴落下來 金屬鋁的熔點較低 D 將0.1 molL-1 MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀產(chǎn)生,再滴加0.1 molL-1 CuSO4溶液 先有白色沉淀生成,后變?yōu)樗{色沉淀 Cu(OH)2的溶度積比Mg(OH)2的小 解析:A項錯誤,實驗使用的鐵是過量的,沒有Fe3+生成;B項錯誤,銅不能置換出鐵;C項錯誤,加熱使鋁箔表面形成致密的氧化膜,將熔化的鋁兜著;D項正確,因果關(guān)系成立。 答案:D 5.氯化銅已被廣泛用于生產(chǎn)顏料、木材防腐劑等化工產(chǎn)品。某研究小組用粗銅(含雜質(zhì)Fe)按下述流程制備氯化銅晶體(CuCl22H2O)。 試劑X用于調(diào)節(jié)pH以除去雜質(zhì),X可選用下列試劑中的( ) ①NaOH?、贜H3H2O ③CuO ④Cu2(OH)2CO3?、軨uSO4 A.①② B.③④ C.①②③④ D.全部 解析:溶液1的成分是CuCl2和FeCl3,除去CuCl2溶液中的FeCl3時不能加入NaOH和NH3H2O,原因是二者均可與Cu2+反應(yīng)生成沉淀;溶液1中加入CuO、Cu2(OH)2CO3可消耗H+,使FeCl3的水解平衡向正反應(yīng)方向移動,生成Fe(OH)3沉淀經(jīng)過濾除去,且未引入新的雜質(zhì)。 答案:B 6.將金屬銅、鐵置于氯化鐵溶液中充分反應(yīng),下列對反應(yīng)情況設(shè)想的評價正確的是( ) 選項 反應(yīng)情況設(shè)想 評價 A 當鐵、銅均不剩余時,溶液中一定有Fe2+、Cu2+,一定無Fe3+ 正確,F(xiàn)e3+和Fe、Cu均可反應(yīng) B 當鐵、銅均有剩余時,溶液中一定有Fe2+、Cu2+,無Fe3+ 正確,F(xiàn)e和Cu與Fe3+都反應(yīng),故有Fe2+和Cu2+,無Fe3+ C 當銅有剩余,鐵無剩余時,溶液中一定只有Fe2+,無Cu2+ 正確,Cu有剩余,故無Cu2+ D 當鐵有剩余、銅無剩余時,溶液中一定有Fe2+、Cu2+ 不正確,不可能有Fe剩余而無Cu剩余,因為Fe比Cu優(yōu)先與Fe3+反應(yīng) 解析:當鐵、銅的量比較少時溶液中可能有Fe3+存在,A項錯誤;當鐵過量時,銅不與Fe3+反應(yīng),無Cu2+生成,此時溶液中不存在Cu2+和Fe3+,B項錯誤;銅有剩余則溶液中一定無Fe3+,可能有Cu2+,C項錯誤;鐵比銅活潑,不可能鐵剩余而銅無剩余,D項評價正確。 答案:D 7.下列示意圖與對應(yīng)的敘述相符的是( ) A.圖①表示向AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中緩慢通入氨水 B.圖②表示向NaOH和Ca(OH)2的混合溶液中通入CO2 C.圖③表示向KAl(SO4)2溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液 D.圖④表示向NaAlO2溶液中逐滴加入鹽酸 解析:A項,加入一定量的氨水時,Ag+、Cu2+分別形成AgOH、Cu(OH)2沉淀,氨水過量時,AgOH、Cu(OH)2溶解,敘述與示意圖不相符;B項,CO2首先和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣,然后與氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉,再與生成的碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸氫鈉,最后與碳酸鈣反應(yīng)生成碳酸氫鈣,敘述與示意圖相符;C項,先生成BaSO4和Al(OH)3,再加入Ba(OH)2生成BaSO4的同時Al(OH)3溶解(此時生成沉淀的速度比前面減小),最后Al(OH)3溶解完,只剩余BaSO4沉淀,產(chǎn)生沉淀先快,再慢,最后不變,敘述與示意圖不相符;D項,在NaAlO2溶液中逐滴加入鹽酸,反應(yīng)的化學(xué)方程式依次為NaAlO2+HCl+H2O===Al(OH)3↓+NaCl、Al(OH)3+3HCl===AlCl3+3H2O,敘述與示意圖不相符。 答案:B 8.向等物質(zhì)的量濃度的HCl、AlCl3、NH4Cl、MgCl2混合溶液中逐滴加入1 molL-1的NaOH溶液,生成沉淀的物質(zhì)的量與加入NaOH溶液的體積關(guān)系如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是( ) A.在O~a段加入的NaOH溶液與NH4Cl反應(yīng) B.在b~c段加入NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Al3++3OH-===Al(OH)3↓ C.在d~e段加入NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Al3++4OH-===AlO+2H2O D.在滴加NaOH溶液全過程中主要微粒參與反應(yīng)的先后順序是H+、Al3+、Mg2+、NH、Al(OH)3 解析:A項錯誤,加入的NaOH溶液應(yīng)先與H+反應(yīng);B項錯誤,由圖像中耗用NaOH溶液的體積可知,在b~c 段加入NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Mg2++2OH-===Mg (OH)2↓;C項錯誤,在d~e段加入NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O;D項正確。 答案:D 9.以鈦白副產(chǎn)品硫酸亞鐵制備的鐵黃(FeOOH)代替硝酸鐵等可溶性鐵鹽制備高鐵酸鉀,可降低生產(chǎn)工藝成本且產(chǎn)品質(zhì)量好。該制備工藝如下: 回答下列問題: (1)寫出該生產(chǎn)工藝中得到的副產(chǎn)品的一種用途:________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)反應(yīng)①的離子方程式為________________________________________________________________________。 (3)反應(yīng)③的化學(xué)方程式為2FeOOH+3KClO+4KOH===2K2FeO4+3H2O+3KCl,則流程中第一次加固體KOH的作用是______________________。第二次加固體KOH的作用是________________________。 (4)K2FeO4在水溶液中易“水解”:4FeO+10H2O4Fe(OH)3+8OH-+3O2。則在洗滌干燥時,洗滌劑最好選用________(填序號)。 a.H2O b.CH3COOK、異丙醇 c.NH4Cl、異丙醇 d.Fe(NO3)3、異丙醇 (5)實驗測得反應(yīng)液的pH、溫度對鐵黃產(chǎn)量的影響如圖所示。為了獲取更多的鐵黃,反應(yīng)液的pH應(yīng)控制在________附近;反應(yīng)液溫度高于40 ℃時,鐵黃的產(chǎn)量下降的原因可能是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)用K2FeO4處理水時,不僅能消毒殺菌,還能除去水體中的H2S、NH3等,生成的Fe(OH)3膠體還能吸附水中的懸浮雜質(zhì)。試寫出K2FeO4處理含有NH3的污水時與NH3反應(yīng)的離子方程式:__________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析:(1)根據(jù)工藝流程圖分析知,副產(chǎn)品為氯化鉀。(2)由流程圖知反應(yīng)物為FeSO4溶液、O2, 生成物為FeOOH,循環(huán)利用的濾液Ⅰ應(yīng)該呈酸性,進而寫出離子方程式。(3)注意分析“足量氯氣”、“反應(yīng)②”即可得出結(jié)論;第二次加固體KOH后是過濾,說明KOH可降低高鐵酸鉀的溶解度,結(jié)合第(4)問,KOH可抑制高鐵酸鉀的水解。(4)K2FeO4在水溶液中易水解呈堿性。CH3COOK溶于水,水解顯堿性,異丙醇能減少洗滌過程中K2FeO4的損失,故b正確。(5)反應(yīng)液溫度越高,單位時間內(nèi)生成物的產(chǎn)量應(yīng)越高,但在本實驗中,溫度高于40 ℃時鐵黃的產(chǎn)量反而下降,聯(lián)想到催化劑為氣體,氣體的溶解度隨著溫度的升高而減小。(6)向含有NH3的污水中加入適量的K2FeO4,應(yīng)將污染物轉(zhuǎn)化為無污染的物質(zhì)氮氣,而高鐵酸鉀對應(yīng)的還原產(chǎn)物是氫氧化鐵,其中氮的化合價從-3升高到0,鐵元素的化合價從+6降低到+3,根據(jù)得失電子守恒、原子守恒即可寫出反應(yīng)的離子方程式。 答案:(1)作鉀肥(或補鉀劑、工業(yè)制備鉀等) (2)4Fe2++O2+6H2O4FeOOH↓+8H+ (3)與足量的Cl2繼續(xù)反應(yīng)生成更多的KClO,為下一步反應(yīng)提供反應(yīng)物 降低高鐵酸鉀的溶解度、增強高鐵酸鉀的穩(wěn)定性 (4)b (5)4.5 溫度升高,催化劑NO、NO2的溶解度減小或更易逸出(或其他合理答案) (6)2FeO+2NH3+2H2O===2Fe(OH)3(膠體)+N2↑+4OH-[或2FeO+2NH3H2O=== 2Fe(OH)3(膠體)+N2↑+4OH-] 10.合金是一類非常重要的金屬材料,在生產(chǎn)、生活、軍事或高科技領(lǐng)域中都有廣泛應(yīng)用。鐵鋁合金是一種新型的高溫結(jié)構(gòu)材料。 (1)寫出工業(yè)上生產(chǎn)鐵和鋁的化學(xué)方程式(只寫最后得到金屬單質(zhì)的反應(yīng)): ________________________________________________________________________、 ________________________________________________________________________。 (2)高溫條件下,Al和Fe2O3按一定比例混合反應(yīng)可制得Fe3Al,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)如圖表示室溫時不同組分的Fe3Al在65%的濃硝酸中的腐蝕情況。由圖可看出添加了________(填符號)元素的合金耐腐蝕性最差。 (4)某校興趣小組欲測定另一種鐵鋁硅合金(FexAlySiz)粉末的組成。 ①小明同學(xué)提出如下方案:準確稱取1.46 g該合金粉末,再加入足量NaOH溶液(Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑),充分反應(yīng)后過濾,通過測定剩余固體質(zhì)量及收集到氣體的體積,可計算出此合金的組成。寫出Al與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式: ________________________________________________________________________。 ②小軍同學(xué)認為小明同學(xué)的方案難以測定標準狀況下氣體的體積,操作不簡便。于是他設(shè)計了第二種方案:準確稱取1.46 g該合金粉末,加入過量鹽酸溶液充分反應(yīng)后過濾,測定剩余固體質(zhì)量0.07 g。向濾液中滴加足量濃NaOH溶液,充分攪拌、過濾、洗滌得固體。再將所得固體充分加熱、灼燒得紅棕色粉末1.60 g。試通過計算確定此合金的組成。 解析:(1)工業(yè)上用熱還原法制備鐵,用電解法制備鋁。(2)Al置換出Fe2O3中的Fe,然后Al和Fe在高溫下可制得Fe3Al。(3)由圖可看出添加了Si元素的合金在65%的濃硝酸中失重最多,耐腐蝕性最差。 答案:(1)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ (2)3Fe2O3+8Al2Fe3Al+3Al2O3 (3)Si (4)①2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑ ②m(Si)=0.07 g,n(Si)=0.002 5 mol n(Fe)=2n(Fe2O3)=2=0.02 mol,m(Fe)=0.02 mol56 gmol-1=1.12 g m(Al)=1.46 g-1.12 g-0.07 g=0.27 g,n(Al)=0.01 mol n(Fe)∶n(Al)∶n(Si)=0.02 mol∶0.01 mol∶0.002 5 mol=8∶4∶1 故該合金的組成為Fe8Al4Si- 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