第9讲 常见金属及其化合物
一、选择题(本题包括8个小题,每小题6分,共48分)
1.2017年1月26日,美国《科学》杂志刊发论文称发现了一种新材料——金属氢,证实了一百多年前提出的存在金属氢的假说。下列事实不能说明氢可能具有金属性的是 ( ) A.可以把H写入金属活动性顺序
B.H与Na、K等碱金属元素同属于第ⅠA族
-C.H可以形成H
D.H与非金属反应,产物中H通常显正价
2.(2017江苏化学,7)在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是( ) A.FeB.SC.CaCO3D.NH3
FeCl2SO3
H2SO4 CaO
NOCaSiO3 HNO3
?导学号40414111?
Fe(OH)2
3.(2017福建厦门模拟)一定条件下,中学化学常见物质甲、乙之间存在如下转化关系,乙是( )
乙甲乙 A.HCl B.FeCl2 C.KOH D.NaHCO3
4.(2017四川乐山测试)甲、乙、丙、丁是中学化学常见的物质,且甲、乙、丙均含有同一种元素。甲、乙、丙、丁之间的转化关系如图所示。则乙不可能是( )
A.Al(OH)3 B.FeCl3 C.CO D.Na2CO3
5.(2017甘肃平凉一模)将一定量的钠铝合金置于水中,合金全部溶解,得到20 mL pH=14的溶液,然
-1
后用1 mol·L的盐酸滴定,沉淀质量与消耗盐酸的体积关系如图所示,则下列选项正确的是( )
A.原合金质量为0.92 g
B.标准状况下产生氢气896 mL C.图中V2为60 mL D.图中m值为1.56
6.下列结论中正确的是( ) 选项 实验1 A B 实验2 将Na2O2加入酚酞溶液中 结论 都是先变红后褪色 将SO2通入石蕊溶液中 将少量CO2和H2O(g)通过足少量NaHCO3溶液与过量Ca(OH)2溶液混都有Na2CO3生成 量 合 1 Na2O2固体 C D 将Na2O2固体加入FeCl2溶将NaOH溶液与Fe2(SO4)3溶液混合 液中 1 mol Na2O2固体与足量水1 mol Fe在足量Cl2中燃烧 反应 最终都有红褐色沉淀生成 都是转移2 mol电子
7.(2017河南百校联盟联考)下列示意图与对应的叙述相符的是( )
A.图①表示向AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中缓慢通入氨水 B.图②表示向NaOH和Ca(OH)2的混合溶液中通入CO2 C.图③表示向KAl(SO4)2溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液 D.图④表示向NaAlO2溶液中逐滴加入盐酸 ?导学号40414112? 8.(2017山西太原二模)工业上利用无机矿物资源生产部分材料的流程示意图如下。下列说法不正确的是( )
A.用铝土矿制备较高纯度Al的过程中常用到NaOH溶液、CO2气体、冰晶石 B.石灰石、纯碱、石英、玻璃都属于盐,都能与盐酸反应
C.在制粗硅时,被氧化的物质与被还原的物质的物质的量之比为2∶1 D.黄铜矿(CuFeS2)与O2反应产生的Cu2S、FeO均是还原产物 二、非选择题(包括3个小题,共52分)
9.(2017北京顺义一模)(16分)A、B、C三种物质中均含有同一种元素,它们之间有如下图所示的转化关系(部分反应物已略去)。
(1)若A是一种两性氧化物,B的水溶液呈酸性,请写出反应①和反应④(由A一步转化为B或C)的离子方程式: 反应① ; 反应④ 。
(2)若反应①为置换反应,反应④为化合反应,C物质大量存在于海水中,是人体生理活动不可缺少的物质。工业上可以用C来制取A或B,请写出这两个反应的化学方程式:
2
C→A ; C→B 。
(3)若反应①②③均为化合反应,反应④为置换反应。当A为一种金属单质时,请写出反应②和③可能的离子方程式: ② ; ③ 。
10.(2017山东菏泽一模)(18分)氯离子插层镁铝水滑石[可表示为Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]是一种新型离子交换材料。某课外活动小组同学利用如图甲装置(固定装置略去)测定Mg2Al(OH)6Cl·xH2O的化学式,Mg2Al(OH)6Cl·xH2O高温下分解为MgO、Al2O3、HCl和水蒸气。
(1)装置连接后首先进行的操作是 。
(2)将一定质量的Mg2Al(OH)6Cl·xH2O放在加热装置中充分加热,冷却后称量剩余固体的质量是131 g,则其中MgO的质量是 g。 (3)若只通过测定装置C、D的增重来确定x,加热前先通入N2排尽装置中的空气,称取C、D的初始质量后,再持续通入N2。
①装置的连接顺序为a→ (用接口处的小写字母表示)。
②实验过程中装置C吸收HCl气体,没有用如图乙所示防倒吸装置的理由是 。 ③完全分解后测得C增重3.65 g,D增重9.90 g,则x= 。
(4)下列实验方案也能测定x值的是 ,并且对不选方案说明不合理的理由: 。
(若两个方案都选,此问就不作答)
方案1:测定加热装置剩余固体的质量和装置D增重的质量 方案2:测定加热装置剩余固体的质量和装置C增重的质量
(5)上述水滑石在空气中放置时易发生反应生成Mg2Al(OH)6Cl1-2y(CO3)y·zH2O,该生成物能发生类似的热分解反应。现以此物质为样品,用(3)中连接的装置和试剂进行实验测定z,除测定D的增重外,至少还需测定下列数据中的 (填字母)。 A.样品质量
B.样品分解后残余物质量 C.装置C的增重
11.(2017江苏南通三模)(18分)某矿渣的成分为Cu2O、Al2O3、Fe2O3、SiO2,工业上用该矿渣获取铜和胆矾的操作流程如下:
已知:①Cu2O+2H
+
Cu+Cu+H2O。
3
2+
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表所示:
沉淀物 开始沉淀pH 沉淀完全pH Cu(OH)2 5.4 6.7 Al(OH)3 4.0 5.2 Fe(OH)3 2.7 3.7 Fe(OH)2 5.8 8.8 请回答下列问题:
(1)为了加快反应Ⅰ的速率,可以采取的措施是 (写两条)。
(2)固体混合物A中的成分是 。
(3)反应Ⅰ完成后,铁元素的存在形式为 (填离子符号);写出生成该离子的离子方程式 。 (4)沉淀B是 ,x的范围是 , y的范围是 。
(5)操作1主要包括: 、 、 。
洗涤CuSO4·5H2O粗产品不能用大量水洗,而用冰水洗涤。原因是 。?导学号40414113?
第9讲 常见金属及其化合物
1.C 解析 可以把H写入金属活动性顺序,证明H有一定的金属性,A正确。H与Na、K等碱金属元素同属于第ⅠA族,证明H可能与Na、K等碱金属元素类似,具有金属性,B正确。金属无阴离子,H可
-以形成H不能证明H具有金属性,C错误。金属与非金属反应,金属显正价,H与非金属反应,产物中H通常显正价,说明H可能具有金属性,D正确。
2.C 解析 A项,Fe与Cl2反应生成FeCl3,错误;B项,S与O2反应生成SO2,错误;C项,CaCO3高温分解生成CaO和CO2,碱性氧化物CaO与酸性氧化物SiO2在高温条件下反应生成CaSiO3,正确;D项,NO与H2O不反应,错误。
3.D 解析 由甲→乙发生复分解反应可知,甲、乙均为化合物。由转化关系可知,甲为化合物,不会通过化合反应生成HCl,A错误。若乙为FeCl2,甲→乙的化合反应应属于氧化还原反应,但不满足甲→乙发生复分解反应,B错误。甲为化合物,不会通过化合反应生成KOH,C错误。若甲为碳酸钠,与少量盐酸发生复分解反应生成乙(碳酸氢钠),碳酸钠、水、二氧化碳发生化合反应生成乙(碳酸氢钠),D正确。
4.B 解析 甲、乙、丙、丁分别为AlCl3、Al(OH)3、NaAlO2、NaOH或分别为C、CO、CO2、O2或分别为NaOH、Na2CO3、NaHCO3、CO2时符合图示转化。
5.D 解析 由图像可知,向合金溶解后的溶液中加盐酸,先发生反应NaOH+HClNaCl+H2O,后发生反应NaAlO2+HCl+H2ONaCl+Al(OH)3↓,最后发生反应Al(OH)3↓+3HClAlCl3+3H2O。
-1
合金溶解后剩余氢氧化钠的物质的量为0.02 L×1 mol·L=0.02 mol, 由NaOH+HClNaCl+H2O,
则V1为错误！未找到引用源。=0.02 L=20 mL,
-1
生成沉淀消耗的盐酸为40 mL-20 mL=20 mL,HCl物质的量为0.02 L×1 mol·L=0.02 mol, 由NaAlO2 + HCl+H2ONaCl+Al(OH)3↓ 0.02 mol 0.02 mol 0.02 mol
-1-1
由钠元素及铝元素守恒可知,合金的质量为0.04 mol×23 g·mol+0.02 mol×27 g·mol=1.46 g,A项错误;由2Na+2H2O2NaOH+H2↑、2Al+2H2O+2NaOH2NaAlO2+3H2↑,生成氢气的物质的量为
-1
0.02 mol+0.03 mol=0.05 mol,标准状况下的体积为0.05 mol×22.4 L·mol=1.12 L,B项错误;由Al(OH)3↓+3HClAlCl3+3H2O可知,溶解沉淀需要0.06 mol HCl,其溶液体积为60 mL,则V2为40 mL+60 mL=100 mL,C项错误;由上述计算可知,生成Al(OH)3沉淀为0.02 mol,其质量为0.02 mol×78
-1
g·mol=1.56 g,D项正确。
6.C 解析 将SO2通入石蕊溶液中,溶液只变红不褪色,A错误。将少量NaHCO3溶液与过量Ca(OH)2溶液混合,生成CaCO3、NaOH和H2O,B错误。Na2O2与水反应生成NaOH和O2,NaOH与FeCl2反应生成Fe(OH)2,O2将Fe(OH)2氧化为Fe(OH)3;NaOH溶液与Fe2(SO4)3溶液反应生成Fe(OH)3,C正确。1 mol Na2O2
4
固体与水反应转移1 mol电子,1 mol Fe在足量Cl2中燃烧转移3 mol电子,D错误。
+2+
7.B 解析 加入一定量的氨水时,Ag、Cu分别形成AgOH、Cu(OH)2沉淀,氨水过量时,AgOH、Cu(OH)2溶解,A错误。CO2首先与氢氧化钙反应生成碳酸钙,然后与氢氧化钠反应生成碳酸钠,再与生成的碳酸钠反应生成碳酸氢钠,最后与碳酸钙反应生成碳酸氢钙,B正确。先生成BaSO4和Al(OH)3,再加入Ba(OH)2生成BaSO4的同时Al(OH)3溶解(此时生成沉淀的速度比前面减小),最后Al(OH)3溶解完,只剩余BaSO4沉淀,产生沉淀先快,再慢,最后不变,C错误。在NaAlO2溶液中逐滴加入盐酸,反应的化学方程式依次为NaAlO2+HCl+H2OAl(OH)3↓+NaCl、Al(OH)3+3HClAlCl3+3H2O,D错误。
8.B 解析 用NaOH溶液溶解铝土矿,向滤液中通入CO2,制取氢氧化铝沉淀,最后用冰晶石作助熔剂,电解氧化铝制取铝,A正确。石英属于酸性氧化物,不与盐酸反应,玻璃属于混合物,B错误。在制粗硅时,发生反应SiO2+2CSi+2CO↑,被氧化的物质C与被还原的物质SiO2的物质的量之比为2∶1,C正确。黄铜矿(CuFeS2)与O2反应,铜由+2价降为+1价被还原得到Cu2S、氧由0价降至-2价得到FeO,所以Cu2S、FeO均是还原产物,D正确。
+3+
9.答案 (1)Al2O3+6H2Al+3H2O
-Al2O3+2OH2Al错误！未找到引用源。+H2O
(2)2NaCl(熔融)2NaCl+2H2O
3+
2Na+Cl2↑
2NaOH+H2↑+Cl2↑
2+
(3)2Fe+Fe3Fe 2+3+-2+3+-2Fe+Cl22Fe+2Cl(或2Fe+Br22Fe+2Br)
+3+
解析 (1)高中阶段所学具有两性的氧化物的代表为Al2O3,Al2O3与H反应生成Al和H2O(反应
-①),Al2O3与OH反应生成Al错误！未找到引用源。和H2O(反应④),Al错误！未找到引用源。与过
+3+3+-量的H反应生成Al和H2O(反应③),Al与过量的OH反应生成Al错误！未找到引用源。和H2O(反应②)。(2)首先确定C为NaCl,电解熔融态NaCl生成Na、Cl2,电解饱和NaCl溶液生成NaOH、H2、Cl2,故A为Na,B为NaOH。(3)金属元素中,铁的价态变化复杂,所以首先联想A为Fe,Fe可与盐酸反应生成FeCl2(反应④),FeCl2与Cl2反应生成FeCl3(反应③),FeCl3与Fe反应生成FeCl2(反应②),Fe可与Cl2反应生成FeCl3(反应①)。 10.答案 (1)检查装置的气密性
(2)80
(3)①e→d→b ②实验过程中持续通入N2,没有必要用如图乙所示防倒吸装置 ③3
(4)方案1 由加热装置剩余固体的质量可计算装置C增重的质量,与x的大小没有关系,因此方案2是不合理的
(5)AB或AC或BC
解析 (1)装置连接后首先进行的操作是检查装置的气密性。(2)一定质量的Mg2Al(OH)6Cl·xH2O样品充分加热,冷却后得到的固体是Al2O3和MgO,共131 g,设MgO的物质的量是x mol,根据
-1
Mg2Al(OH)6Cl·xH2O可知Al2O3的物质的量是0.25x mol,所以x mol×40 g· mol+0.25x mol×102
-1-1
g· mol=131 g,解得x=2,m(MgO)=2 mol×40 g· mol=80 g。(3)①装置C的作用是吸收HCl气体,装置D的作用是吸收水蒸气,实验中应首先吸收水蒸气再吸收HCl气体,气体通过洗气瓶吸收时应“长进短出”,因此装置连接顺序为a→e→d→b。②因为整个实验过程中持续通入N2,故不需采用如图乙所示防倒吸装置。③根据题意写出化学方程式,则有
2[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]
4MgO+Al2O3+2HCl↑+(5+2x)H2O
73 18×(5+2x) 3.65 g 9.90 g
错误！未找到引用源。,解得x=3。(4)根据上述反应化学方程式可知,测定加热装置剩余固体的
5
质量和装置D增重的质量即水蒸气的质量可以计算出x;装置C增重的质量是HCl气体的质量,其质量和加热剩余固体的质量可以根据方程式互相换算而与x无关,因此不能计算x的值,故方案2不合理。(5)因为Mg2Al(OH)6Cl1-2y(CO3)y·zH2O中有y和z两个未知量,所以至少应该知道3个量才能列方程组计算,故除测定D的增重外还应该至少再测量A、B、C中的任意两个量。
11.答案 (1)适当升高温度;不断搅拌;将矿渣粉碎;适当增大硫酸的浓度等(任写两条,其他合理答案均可)
(2)SiO2、Cu
2+3+2+2+
(3)Fe 2Fe+CuCu+2Fe
(4)Fe(OH)3 3.7 (5)蒸发浓缩 冷却结晶 过滤 冰水既可以洗去晶体表面的杂质离子,又可以减少晶体的损失 解析 (1)由于矿渣为固体,所以为了加快反应的速率,可以采取的措施是将固体粉碎,也可以适当升高反应的温度或增大反应物H2SO4的浓度等措施。(2)SiO2是酸性氧化物,不能与酸发生反应;其他金属氧化物Cu2O、Al2O3、Fe2O3与硫酸发生反应:Cu2O+H2SO4Cu+CuSO4+H2O;Al2O3+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2O;Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O;Fe2(SO4) CuSO4+2FeSO4。因此发生反应Ⅰ后过滤出的固体混合物A中的成分是SiO2、Cu。(3)因为矿渣3+Cu 3+2+2+ 中Fe元素的化合价为+3价,先发生复分解反应,得到Fe2(SO4)3,然后发生反应:2Fe+CuCu+2Fe。 2+ 因此该反应完成后,铁元素的存在形式为+2价的Fe,即Fe。(4)由图示可知B是Fe(OH)3,x的范围是3.7 6 质量和装置D增重的质量即水蒸气的质量可以计算出x;装置C增重的质量是HCl气体的质量,其质量和加热剩余固体的质量可以根据方程式互相换算而与x无关,因此不能计算x的值,故方案2不合理。(5)因为Mg2Al(OH)6Cl1-2y(CO3)y·zH2O中有y和z两个未知量,所以至少应该知道3个量才能列方程组计算,故除测定D的增重外还应该至少再测量A、B、C中的任意两个量。 11.答案 (1)适当升高温度;不断搅拌;将矿渣粉碎;适当增大硫酸的浓度等(任写两条,其他合理答案均可) (2)SiO2、Cu 2+3+2+2+ (3)Fe 2Fe+CuCu+2Fe (4)Fe(OH)3 3.7 (5)蒸发浓缩 冷却结晶 过滤 冰水既可以洗去晶体表面的杂质离子,又可以减少晶体的损失 解析 (1)由于矿渣为固体,所以为了加快反应的速率,可以采取的措施是将固体粉碎,也可以适当升高反应的温度或增大反应物H2SO4的浓度等措施。(2)SiO2是酸性氧化物,不能与酸发生反应;其他金属氧化物Cu2O、Al2O3、Fe2O3与硫酸发生反应:Cu2O+H2SO4Cu+CuSO4+H2O;Al2O3+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2O;Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O;Fe2(SO4) CuSO4+2FeSO4。因此发生反应Ⅰ后过滤出的固体混合物A中的成分是SiO2、Cu。(3)因为矿渣3+Cu 3+2+2+ 中Fe元素的化合价为+3价,先发生复分解反应,得到Fe2(SO4)3,然后发生反应:2Fe+CuCu+2Fe。 2+ 因此该反应完成后,铁元素的存在形式为+2价的Fe,即Fe。(4)由图示可知B是Fe(OH)3,x的范围是3.7 6
