高考化學大二輪復習 第1部分 知識整合 專題3 元素及其化合物 第10講 金屬及其化合物

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第10講　金屬及其化合物 [限時50分鐘，滿分70分] 一、選擇題(包括7個小題，每小題5分，共35分) 1．(2016郴州一模)下列有關(guān)金屬及其化合物的說法正確的是 A．鋁和氫氧化鈉溶液反應生成Al(OH)3和H2O B．鈉在空氣中燃燒生成淡黃色的Na2O C．鐵在高溫下與水蒸氣反應生成Fe2O3和H2 D．用碳酸鈉和氫氧化鈣反應制NaOH 解析　A、鋁和氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，錯誤；B、鈉在空氣中燃燒生成淡黃色的過氧化鈉，錯誤；C、鐵在高溫下與水蒸氣反應生成四氧化三鐵和氫氣，錯誤；D、碳酸鈉和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，正確。 答案　D 2．(2016廈門模擬)一定條件下，中學化學常見物質(zhì)甲、乙之間存在如下轉(zhuǎn)化關(guān)系，乙是 A．HCl　　　　　　　　　 B．FeCl2 C．KOH D．NaHCO3 解析　由甲→乙發(fā)生復分解反應可知，甲、乙均為化合物，甲→乙發(fā)生化合反應。由轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，甲為化合物，不會通過化合反應生成HCl，A不選；若乙為FeCl2，甲→乙的化合反應應屬于氧化還原反應，但不滿足甲→乙發(fā)生復分解反應，B不選；甲為化合物，不會通過化合反應生成KOH，C不選；若甲為碳酸鈉，與少量鹽酸發(fā)生復分解反應生成乙(碳酸氫鈉)，碳酸鈉、水、二氧化碳發(fā)生化合反應生成乙(碳酸氫鈉)，故選D。 答案　D 3．(2016上海高考)下列各組混合物，使用氫氧化鈉溶液和鹽酸兩種試劑不能分離的是 A．氧化鎂中混有氧化鋁 B．氯化鋁溶液中混有氯化鐵 C．氧化鐵中混有二氧化硅 D．氯化亞鐵溶液中混有氯化銅 解析　A．MgO是堿性氧化物與NaOH不能反應，而Al2O3是兩性氧化物，可以與NaOH發(fā)生反應產(chǎn)生NaAlO2，過濾后洗滌，就得到純凈的MgO，故可分離；B.向溶液中加入過量的NaOH溶液，氯化鐵變?yōu)镕e(OH)3沉淀，氯化鋁變?yōu)镹aAlO2，過濾，然后向溶液中加入適量的鹽酸，當沉淀達到最大值中，過濾，得到Al(OH)3，再分別向兩種物質(zhì)的沉淀中加入適量的鹽酸溶解，就得到氯化鋁溶液，除去了雜質(zhì)，故可分離；C.二氧化硅是酸性氧化物，可以與NaOH發(fā)生反應，而氧化鐵與NaOH不能發(fā)生反應。加入過量的NaOH，然后過濾洗滌，就得到純凈的氧化鐵，故可分離；D.二者都可以與NaOH發(fā)生反應，當再向得到的沉淀中加入鹽酸時，二者都溶解，不能分離、提純，故不能分離。 答案　D 4．(2015江蘇高考)給定條件下，下列選項中所示的物質(zhì)間轉(zhuǎn)化均能一步實現(xiàn)的是 A．粗硅SiCl4Si B．Mg(OH)2MgCl2 (aq)Mg C．Fe2O3FeCl3(aq)無水FeCl3 D．AgNO3(aq)[Ag(NH3)2]OH(aq)Ag 解析　A、Si＋2Cl2SiCl4，SiCl4＋2H2Si＋4HCl，故正確；B、工業(yè)上制備Mg，是電解熔融狀態(tài)下的氯化鎂，故B錯誤；C、FeCl3是強酸弱堿鹽，直接加熱蒸發(fā)最終得到的是氧化鐵，故C錯誤；D、蔗糖是非還原性糖，不能與銀氨溶液反應，故D錯誤。 答案　A 5．下列實驗與對應示意圖的關(guān)系正確的是 A B C D NaAlO2溶液中逐滴滴加鹽酸至過量 AlCl3溶液中逐滴滴加氨水至過量 明礬溶液中逐滴滴加Ba(OH)2溶液至過量 澄清石灰水中緩慢通入CO2至過量 解析　NaAlO2溶液中逐滴滴加鹽酸反應的離子方程式為AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓，Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，形成沉淀與溶解沉淀所消耗的鹽酸體積比為1∶3，A錯誤；NH3H2O堿性很弱，不能溶解Al(OH)3，B錯誤；Ba(OH)2加入明礬中，SO和Al3＋均能夠形成沉淀，Al3＋先沉淀完全：2Al3＋＋6OH－＋3Ba2＋＋3SO===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓，再加入Ba(OH)2后，SO繼續(xù)沉淀，而Al(OH)3溶解，當SO完全沉淀時，Al(OH)3恰好溶解：Ba2＋＋2OH－＋2Al(OH)3＋SO===BaSO4↓＋2AlO＋4H2O，C正確；澄清石灰水中通入CO2，直至過量，先形成沉淀，之后沉淀會溶解：Ca2＋＋CO2＋2OH－===CaCO3↓＋H2O，CaCO3＋CO2＋H2O===Ca2＋＋2HCO，D錯誤。 答案　C 6．(2015全國Ⅰ卷)下列實驗中，對應的現(xiàn)象以及結(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－1MgSO4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)闇\藍色沉淀 Cu(OH)2的溶度積比Mg(OH)2的小 解析　A、稀硝酸與過量的Fe粉反應，則生成硝酸亞鐵和NO氣體、水，無鐵離子生成，所以加入KSCN溶液后，不變紅色，現(xiàn)象錯誤；B、Cu與硫酸鐵發(fā)生氧化還原反應，生成硫酸銅和硫酸亞鐵，無黑色固體出現(xiàn)，現(xiàn)象錯誤；C、鋁在空氣中加熱生成氧化鋁的熔點較高，所以內(nèi)部熔化的鋁不會滴落，錯誤；D、硫酸鎂與氫氧化鈉溶液反應生成氫氧化鎂沉淀，再加入硫酸銅，則生成氫氧化銅藍色沉淀，沉淀的轉(zhuǎn)化符合由溶解度小的向溶解度更小的沉淀轉(zhuǎn)化，所以氫氧化銅的溶度積比氫氧化鎂的溶度積小，正確。 答案　D 7．將三種黑色粉末組成的混和物加入到足量的某熱濃酸中，充分反應后得到藍綠色溶液和兩種氣體。將從藍綠色溶液中分離得到的鹽與0.15 mol還原鐵粉恰好反應完全，可得淺綠色溶液和6.4 g紅色沉淀；將上述生成的兩種氣體通入足量飽和NaHCO3溶液中，仍然收集到兩種氣體，據(jù)此推斷黑色粉末可能為 A．物質(zhì)的量：FeS∶CuO∶Fe =1∶1∶1 B．物質(zhì)的量：C∶CuO∶Fe =3∶2∶2 C．質(zhì)量：MnO2∶CuO∶C=5.5∶8∶12 D．質(zhì)量：Fe∶C∶CuO=7∶5∶3 解析　根據(jù)“上述生成的兩種氣體通入足量飽和NaHCO3溶液中，仍然收集到兩種氣體”知酸是濃硝酸，最后的氣體是二氧化碳和NO，則固體含C，另外根據(jù)得到紅色沉淀知固體含氧化銅，根據(jù)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu知生成0.1 mol Cu，消耗Fe 0.1 mol，則另外消耗的0.05 mol的Fe應該是與Fe3＋反應了，而且n(Fe3＋)=0.1 mol，n(Fe)∶n(Cu)=1∶1。 答案　B 二、非選擇題(包括4個小題，共35分) 8．(8分)A、B、C三種物質(zhì)中均含有同一種元素，它們之間有如下圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系(部分反應物已略去)。 (1)若A是一種兩性氧化物，B的水溶液呈酸性，請寫出反應①和反應④(由A一步轉(zhuǎn)化為B或C)的離子方程式： 反應①__________________________________________________________； 反應④__________________________________________________________。 (2)若反應①為置換反應，反應④為化合反應，C物質(zhì)大量存在于海水中，是人體生理活動不可缺少的物質(zhì)。工業(yè)上可以用C來制取A或B，請寫出這兩個反應的化學方程式： C→A___________________________________________________________； C→B___________________________________________________________。 (3)若反應①②③均為化合反應，反應④為置換反應。當A為一種金屬單質(zhì)時，請寫出反應②和③可能的離子方程式： ②______________________________________________________________； ③______________________________________________________________。 解析　(1)高中階段具有兩性的氧化物代表為Al2O3，Al2O3與H＋反應生成Al3＋和H2O(反應①)，Al2O3與OH－反應生成AlO和H2O(反應④)，AlO與過量的H＋反應生成Al3＋和H2O(反應③)，Al3＋與過量的OH－反應生成AlO和H2O(反應②)。 (2)首先確定C為NaCl，電解熔融態(tài)NaCl生成Na、Cl2，電解飽和NaCl溶液生成NaOH、H2、Cl2，故A為Na，B為NaOH。 (3)金屬元素中，鐵的價態(tài)變化復雜，所以首先聯(lián)想A為Fe，F(xiàn)e可與鹽酸反應生成FeCl2(反應④)，F(xiàn)eCl2與Cl2反應生成FeCl3(反應③)，F(xiàn)eCl3與Fe反應生成FeCl2(反應②)，F(xiàn)e可與Cl2反應生成FeCl3(反應①)。 答案　(1)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O (2)2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ (3)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－(或2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－) 9．(9分)銅是生物體必需的微量元素，也是人類最早使用的金屬之一。銅的生產(chǎn)和使用對國計民生各個方面都產(chǎn)生了深遠的影響。 (1)寫出銅與稀硝酸反應的化學方程式_________________________________ _____________________________________________________________________。 (2)為了保護環(huán)境和節(jié)約資源，通常先用H2O2和稀硫酸的混合溶液溶出廢舊印刷電路板中的銅，最終實現(xiàn)銅的回收利用。寫出溶出銅的離子方程式_____________________________________________________________________。 (3)工業(yè)上以黃銅礦為原料，采用火法熔煉工藝生產(chǎn)銅。該工藝的中間過程會發(fā)生反應：2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑，該反應的氧化劑是________；當生成19.2 g Cu時，反應中轉(zhuǎn)移的電子為________mol。 (4)銅在潮濕的空氣中能發(fā)生吸氧腐蝕而生銹，銅銹的主要成分為Cu2(OH)2CO3(堿式碳酸銅)。試寫出上述過程中負極的電極反應式_____________________________________________________________________。 (5)某研究性學習小組用“間接碘量法”測定某試樣中CuSO45H2O(不含能與I－反應的氧化性雜質(zhì))的含量。取a g試樣配成100 mL溶液，每次取25.00 mL，滴加KI溶液后有白色碘化物沉淀生成。寫出該反應的離子方程式___________________________________________________________________________________________________________________________________________。 繼續(xù)滴加KI溶液至沉淀不再產(chǎn)生，溶液中的I2用硫代硫酸鈉標準溶液滴定，發(fā)生反應的化學方程式為I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6，平均消耗c molL－1的Na2S2O3溶液V mL。則試樣中CuSO45H2O的質(zhì)量分數(shù)為_____________________________________________________________________。 解析　(1)稀硝酸具有強氧化性能夠氧化銅，自身轉(zhuǎn)化為NO，方程式為3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。 (2)硫酸提供的酸性環(huán)境可增強H2O2的氧化性，將銅氧化：Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O。 (3)氧化劑在反應中化合價降低，Cu2O→Cu，銅的化合價降低，Cu2S―→Cu＋SO2，銅的化合價降低，硫元素的化合價升高，故Cu2O、Cu2S為氧化劑。19.2 g Cu的物質(zhì)的量為19.2 g/64 gmol－1=0.3 mol，Cu2S、Cu2O中銅的化合價均為＋1價，故轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.3 mol。 (4)負極金屬發(fā)生氧化反應：2Cu－4e－＋CO2＋3H2O===Cu2(OH)2CO3＋4H＋。銅發(fā)生吸氧腐蝕過程中，負極：2Cu－4e－===2Cu2＋，正極：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，在CO2的作用下，形成堿式碳酸銅：2Cu2＋＋4OH－＋CO2===Cu2(OH)2CO3＋H2O。 (5)從題意可知，白色碘化物為CuI，銅的化合價降低，則I－被氧化為I2：2Cu2＋＋4I－===2CuI＋I2。 根據(jù)反應可知，兩反應中物質(zhì)存在如下關(guān)系： 2CuSO45H2O～I2～2Na2S2O3 500 g 2 mol m cV10－3 mol　　m=0.25cV g 則試樣中CuSO45H2O的質(zhì)量分數(shù)為40.25 cV g/a g100%=100 cV/a%。 答案　(1)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O (2)Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O (3)Cu2O、Cu2S　0.3 (4)2Cu－4e－＋CO2＋3H2O===Cu2(OH)2CO3＋4H＋ (5)2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2　100 cV/a% 10．(9分)(2016海南高考)KAl(SO4)212H2O(明礬)是一種復鹽，在造紙等方面應用廣泛。實驗室中，采用廢易拉罐(主要成分為Al，含有少量的Fe、Mg雜質(zhì))制備明礬的過程如下圖所示。回答下列問題： (1)為盡量少引入雜質(zhì)，試劑①應選用________(填標號)。 a．HCl溶液　　　　　 b．H2SO4溶液 c．氨水 d．NaOH溶液 (2)易拉罐溶解過程中主要反應的化學方程式為_____________________________________________________________________。 (3)沉淀B的化學式為________；將少量明礬溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是___________________________________________________________________。 (4)已知：KW=1.010－14，Al(OH)3AlO＋H＋＋H2O　K=2.010－13。Al(OH)3溶于NaOH溶液反應的平衡常數(shù)等于____________。 解析　(1)易拉罐(主要成分為Al，含有少量的Fe、Mg雜質(zhì))，它們都是比較活潑的金屬，都可以與酸發(fā)生反應，而Al可以與強堿溶液反應變?yōu)镹aAlO2進入溶液，而Fe、Mg不能與堿發(fā)生反應，所以要以含Al的易拉罐為原料制取明礬，應該用強堿NaOH溶液溶解，選項d正確；(2)易拉罐溶解過程中主要反應的化學方程式為2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，反應的離子方程式是2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑；(3)濾液A的主要成分是NaAlO2，向其水溶液中加入NH4HCO3溶液，發(fā)生HCO＋AlO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO，所以沉淀B的化學式為Al(OH)3；將少量明礬溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是Al3＋為弱堿陽離子，發(fā)生水解反應，消耗水電離產(chǎn)生的OH－，當最終達到平衡時溶液中c(H＋)＞c(OH－)，所以溶液顯酸性。(4)由已知得Al(OH)3溶于NaOH溶液反應的平衡常數(shù)K====20。 答案　(1)d (2)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ (3)Al(OH)3　Al3＋水解，使溶液中H＋濃度增大 (4)20 11．(9分)(2016衡水模擬)鐵、鋁、銅等金屬及其化合物在日常生活中應用廣泛，請根據(jù)下列實驗回答問題： (1)生鐵中含有一種鐵碳化合物X(Fe3C)。X在足量的空氣中高溫煅燒，生成有磁性的固體Y，將Y溶于過量鹽酸的溶液中含有的大量陽離子是________。 (2)某溶液中有Mg2＋、Fe2＋、Al3＋、Cu2＋四種離子，向其中加入過量的NaOH溶液后，過濾，將濾渣高溫灼燒并將灼燒后的固體投入到過量的稀鹽酸中，所得溶液與原溶液相比，溶液中大量減少的陽離子是________。 A．Mg2＋ B．Fe2＋ C．Al3＋ D．Cu2＋ (3)氧化鐵是重要工業(yè)顏料，用廢鐵屑制備它的流程如下： 回答下列問題： ①操作Ⅰ的名稱是________，操作Ⅱ的名稱是________。 ②寫出在空氣中煅燒FeCO3的化學方程式_____________________________________________________________________。 (4)有些同學認為酸性KMnO4溶液滴定也能進行鐵元素含量的測定，其反應如下：5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。 a．稱取2.85 g綠礬(FeSO47H2O)產(chǎn)品，溶解，在250 mL容量瓶中定容； b．量取25.00 mL待測溶液于錐形瓶中； c．用硫酸酸化的0.010 00 molL－1KMnO4溶液滴定至終點，消耗KMnO4溶液體積的平均值為20.00 mL。 ①實驗前，首先要精確配制一定物質(zhì)的量濃度的KMnO4溶液250 mL，配制時需要的儀器除天平、玻璃棒、燒杯、膠頭滴管外，還需____________。 ②某同學設(shè)計的下列滴定方式，最合理的是________。(夾持部分略去)(填字母序號) ③計算上述樣品中FeSO47H2O的質(zhì)量分數(shù)為____________。 解析　(1)磁性的固體Y為四氧化三鐵，溶于過量鹽酸溶液中，其反應的離子方程式為Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O；所以溶液中含有的大量陽離子是Fe2＋、Fe3＋、H＋。 (2)該轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示： 故大量減少的離子有Al3＋、Fe2＋。 (3)①經(jīng)操作Ⅰ得到濾液和濾渣，故該操作為過濾。結(jié)合產(chǎn)品為Fe2O3，則逆推知經(jīng)煅燒產(chǎn)生。為防止其中會有雜質(zhì)混入，應對沉淀進行洗滌，再經(jīng)干燥處理。 ②煅燒過程中，分解產(chǎn)生的FeO被空氣中的氧氣氧化為Fe2O3。 (4)①配制一定體積濃度準確的溶液需要容量瓶，所以答案為250 mL的容量瓶。②酸性高錳酸鉀溶液具有強氧化性，能腐蝕橡膠管，所以應用酸式滴定管盛裝高錳酸鉀溶液。 ③5FeSO47H2O～5Fe2＋～MnO 5278 g 1 mol m　　 　0.010 00 mol L－10.02 L　　m=0.278 g 則綠礬產(chǎn)品總質(zhì)量為m′=0.278 g=2.78 g，樣品的質(zhì)量分數(shù)為2.78 g/2.85 g100%=97.5%。 答案　(1)Fe2＋、Fe3＋、H＋ (2)B、C　(3)①過濾　洗滌 ②4FeCO3＋O22Fe2O3＋4CO2 (4)①250 mL容量瓶?、赽?、?7.5%