1、专题限时训练(九)金属及其化合物(时间:60 分钟 分数:100 分)一、选择题(每小题 5 分,共 55 分)1(2015海淀模拟)下列用品的主要成分及其用途对应不正确的是()ABCD用品单晶硅主要成分(NH4)2SO4NaHCO3SiFe2O3用途化肥干燥剂光电池涂料答案:B 解析:NaHCO3 无吸水性,不能作干燥剂;其他三个选项都正确。2(2015福州校级模拟)往 NH4Cl 溶液加入少量 Na2O 固体,溶液中颗粒的数目不变的是()ANH4BHCClDH2O答案:C 解析:溶液中加少量的 Na2O固体,与水反应生成 NaOH。OH与 NH4 反应,NH4 数目减少,故 A 错误;生成
2、氢氧化钠,溶液碱性增强,则 H减少,故 B 错误;Cl不参与反应,数目不变,故 C 正确;因水与氧化钠反应,则数目减少,故 D 错误。3(2015荔湾区模拟)下列说法不正确的是()ANa2O2 能与 CO2 反应,可用作呼吸面具的供氧剂BAl2O3 熔点高,可用于制作耐高温仪器C明矾能水解生成 Al(OH)3 胶体,可用作净水剂DSiO2 有导电性,可用于制备光导纤维答案:D 解析:Na2O2 能与 CO2 反应生成氧气,常用于供氧剂,故 A 正确;Al2O3 熔点高,硬度大,可用于制作耐高温仪器,故 B 正确;明矾含有铝离子,易水解生成氢氧化铝胶体,具有吸附性,可用于净水,故 C 正确;Si
3、O2 不具有导电性,故 D 错误。4(2015福州模拟)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()乙化合反应甲复分解反应乙AHCl BFeCl2CKOH DNaHCO3答案:D 解析:由甲乙发生复分解反应可知,甲、乙均为化合物,则不会通过化合反应生成 HCl,A 不选;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不选;若乙为 KOH,通过化合反应生成,则甲为 K2O,而 K2O 不会通过复分解反应生成 KOH,C 不选;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),故选
4、 D。5.(2014安徽卷)室温下,在 0.2 molL1 Al2(SO4)3 溶液中,逐滴加入 1.0 molL1 NaOH 溶液,实验测得溶液 pH 随 NaOH 溶液体积变化曲线如图所示,下列有关说法正确的是()Aa 点时,溶液呈酸性的原因是 Al3水解,离子方程式为:Al33OHAl(OH)3Bab 段,溶液 pH 增大,Al3浓度不变Cbc 段,加入的 OH主要用于生成 Al(OH)3 沉淀Dd 点时,Al(OH)3 沉淀开始溶解答案:C 解析:A 项错误,离子方程式应为 Al33H2OAl(OH)3(胶体)3H;B 项错误,ab 段,Al3不断与氢氧化钠溶液反应而逐渐减少;D 项错
5、误,cd 段的后半部分,溶液的 pH 已大于7,说明已有 NaAlO2 生成,即 Al(OH)3 在 d 点之前已开始溶解。6(2014福建卷)常温下,下列各组物质中,Y 既能与 X 反应又能与 Z 反应的是()XYZNaOH 溶液Al(OH)3稀硫酸KOH 溶液SiO2浓盐酸O2N2H2FeCl3 溶液Cu浓硝酸A.BCD答案:B 解析:Al(OH)3 显两性,既能与酸反应生成盐和水,又能与碱反应生成盐和水,正确;SiO2 与盐酸不反应,错误;N2 与O2 在放电条件下反应生成 NO,N2 在高温、高压及催化剂存在条件下与 H2 反应生成 NH3,但在常温时 N2 与 O2、H2 均不反应,
6、错误;根据 方 程 式:Cu 2FeCl3=CuCl2 2FeCl2、Cu 4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O 可知,正确。7(2012江苏卷)下列物质的转化在给定条件下能实现的是()Al2O3NaOHaqNaAlO2(aq)CO2Al(OH)3S O2/点燃SO3H2OH2SO4饱和 NaCl(aq)NH3,CO2NaHCO3Na2CO3Fe2O3 HClaqFeCl3(aq)无水 FeCl3MgCl2(aq)石灰乳Mg(OH)2煅烧MgOABCD答案:A 解析:中发生的反应为:Al2O32OH=2AlO2 H2O,AlO2 CO22H2O=Al(OH)3HCO3;S 和 O
7、2 反应生成SO2,错 误;中 发 生 反 应 为:NH3 NaCl H2O CO2=NaHCO3NH4Cl,2NaHCO3=Na2CO3H2OCO2;中 FeCl3 溶液存在水解平衡:FeCl33H2OFe(OH)33HCl,加热蒸干过程中 HCl 挥发平衡右移,最终得不到无水 FeCl3,要实现这个过程,需将 FeCl3 溶液在 HCl 氛围中加热蒸干,才能得到无水 FeCl3,错误;中发生的反应为:MgCl2Ca(OH)2=Mg(OH)2CaCl2,Mg(OH)2=高温MgOH2O。8下列实验与对应示意图的关系正确的是()ABCDNaAlO2 溶液中逐滴滴加盐酸至过量AlCl3 溶液中逐
8、滴滴加氨水至过量明矾溶液中逐滴滴加 Ba(OH)2溶液至过量澄清石灰水中缓慢通入 CO2至过量答案:C 解析:NaAlO2 溶液中逐滴滴加盐酸,反应的离子方程式为 AlO2 HH2O=Al(OH)3,Al(OH)33H=Al33H2O,形成沉淀与溶解沉淀所消耗的盐酸体积比为 13,A 错误;NH3H2O碱性很弱,不能溶解 Al(OH)3,B 错误;Ba(OH)2 加入明矾中,SO24 和Al3均能够形成沉淀,Al3先沉淀完全:2Al36OH3Ba23SO24=2Al(OH)33BaSO4,再加入 Ba(OH)2 后,SO24 继续沉淀,而Al(OH)3 溶解,当 SO24 完全沉淀时,Al(O
9、H)3 恰好溶解:Ba22OH2Al(OH)3SO24=BaSO42AlO2 4H2O,C 正确;澄清石灰水中通入 CO2,直至过量,先形成沉淀,之后沉淀会溶解:Ca2CO22OH=CaCO3H2O,CaCO3CO2H2O=Ca22HCO3,D 错误。9(2015全国卷)下列实验中,对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是()选项实验现象结论A将稀硝酸加入过量铁粉中,充分反应后滴加 KSCN 溶液有气体生成,溶液呈血红色稀硝酸将 Fe 氧化为Fe3B将 铜 粉 加 入1.0 molL1 Fe2(SO4)3溶液中溶液变蓝、有黑色固体出现金属铁比铜活泼C用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝
10、箔在酒精灯上加热熔化后的液态铝滴落下来金属铝的熔点较低D将 0.1 molL1MgSO4 溶 液 滴 入NaOH 溶液至不再有沉淀产生,再滴加 0.1 molL1CuSO4 溶液先有白色沉淀生成,后变为浅蓝色沉淀Cu(OH)2 的溶度积比 Mg(OH)2 的小答案:D 解析:A 项,稀硝酸与过量铁粉发生的反应分两步进行,先发生反应:Fe4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O,过量的铁粉再与 Fe(NO3)3 发生反应:Fe2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2,充分反应后滴加 KSCN 溶液,溶液不会变为血红色,实验现象错误,故 A 不正确。B 项,铜粉与 Fe2(SO4)3 溶液发生
11、反应:CuFe2(SO4)3=CuSO42FeSO4,实验现象为溶液变蓝色,但是没有黑色固体出现,该实验能说明 Fe3的氧化性比 Cu2强,不能说明金属铁比铜活泼,因为铁没有置换出铜单质,故 B 不正确。C 项,用砂纸仔细打磨铝箔,能将铝箔表面的致密的氧化铝薄膜除去,但是在酒精灯上加热后,铝和空气中的氧气又生成了氧化铝,因为氧化铝的熔点高于铝的熔点,而氧化铝在铝的表面,所以加热铝箔的时候铝失去光泽,铝熔化但是不会滴落,实验现象不正确,故 C 不正确。D 项,向 MgSO4 溶液中加入 NaOH 溶液发生反应:Mg SO42NaOH=Na2SO4Mg(OH)2,有白色沉淀产生,再滴加 Cu SO
12、4 溶液,白色沉淀转化为浅蓝色沉淀,发生反应为 Cu SO4Mg(OH)2=Cu(OH)2Mg SO4,因为 Cu(OH)2的溶度积比 Mg(OH)2 的溶度积小,发生了沉淀的转化,故 D 正确。10.(2013四川卷)1.52 g 铜镁合金完全溶解于 50 mL 密度为 1.40 gmL1、质量分数为 63%的浓硝酸中,得到 NO2 和 N2O4 的混合气体1 120 mL(标准状况),向反应后的溶液中加入 1.0 molL1 NaOH 溶液,当金属离子全部沉淀时,得到 2.54 g 沉淀。下列说法不正确的是()A该合金中铜与镁的物质的量之比是 21B该浓硝酸中 HNO3 的物质的量浓度是
13、14.0 molL1CNO2 和 N2O4 的混合气体中,NO2 的体积分数为 80%D得到 2.54 g 沉淀,加入 NaOH 溶液的体积是 600 mL答案:D 解析:A 项,设该合金中铜的物质的量为 x,镁的物质的量为 y,则有64 g/molx24 g/moly1.52 g98 g/molx58 g/moly2.54 g 得x0.02 moly0.01 mol,正确;B 项,HNO3 的物质的量为(50 mL1.40 gmL163%)/63 g/mol0.7 mol,其物质的量浓度为0.7 mol0.05 L 14.0 molL1,正确;C 项,该合金失去电子总的物质的量为(0.010
14、.02)mol20.06 mol,NO2 和 N2O4的物质的量之和为1.12 L22.4 L/mol0.05 mol,设 NO2 物质的量为 a,N2O4物质的量为 b,ab0.05 mola2b0.06 mol 得a0.04 molb0.01 mol,NO2 体积分数为80%,正确;D 项,由反应过程中 N 原子守恒可知,存在如下关系:n(HNO3)n(NO2)2n(N2O4)n(NaNO3),则 n(NaNO3)(0.70.040.02)mol0.64 mol,NaOH 溶液的体积为 0.64 mol1.0 molL10.64 L640 mL,错误。11某混合物 X 由 Al2O3、Fe
15、2O3、Cu、SiO2 中的一种或几种物质组成。进行如下实验:下列有关说法正确的是()A步骤中减少的 3 g 固体一定是混合物B步骤中质量减少的物质一定是 CuC根据步骤、可以判断混合物 X 的成分为 Al2O3、Fe2O3、Cu、SiO2D根据上述步骤可以得出 m(Fe2O3)m(Cu)11答案:D 解析:A 项,Al2O3、SiO2 都能够与 NaOH 溶液反应,所以步骤中减少的 3 g 固体可能为氧化铝或二氧化硅,不一定为混合物,故 A 错误;B 项,步骤中发生了反应:Fe2O36H=2Fe33H2O;Cu2Fe3=2Fe2Cu2,6.4 g 固体为铜和 Fe2O3 的混合物,减少的为铜
16、和氧化铁,故 B 错误;C 项,根据步骤只能判断混合物中至少含有 Al2O3、SiO2 的一种物质,无法确定 Al2O3、SiO2 是否都存在;步骤可以确定一定存在 Fe2O3、Cu,故 C 错误;D 项,6.4 g 变成 1.92 g,质量减少了:6.4 g1.92 g4.48 g,减少的质量为 Fe2O3和部分 Cu,剩余的 1.92 g 为铜,设反应的铜的物质的量为 x,根据反应 Cu2Fe3=2Fe2Cu2可知氧化铁的物质的量也为 x,则 64x160 x 4.48,解 得x 0.02 mol,则m(Fe2O3)m(Cu)(1600.02)(640.021.92)11,故 D 正确。二
17、、非选择题(共 45 分)12(15 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,请写出反应和反应(由 A 一步转化为 B 或 C)的离子方程式:反应_;反应_。(2)若反应为置换反应,反应为化合反应,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:CA_;CB_;(3)若反应均为化合反应,反应为置换反应。当 A 为一种金属单质时,请写出反应和可能的离子方程式:_;_。答案:(1)Al2O36H=2Al33H2O Al
18、2O32OH=2AlO2 H2O (2)2NaCl(熔 融)=通电2Na Cl2 2NaCl 2H2O=通电2NaOHH2Cl2(3)2Fe3Fe=3Fe2 2Fe2Cl2=2Fe32Cl(或 2Fe2Br2=2Fe32Br)解析:(1)高中阶段具有两性的氧化物代表为 Al2O3,Al2O3 与 H反应生成 Al3和 H2O(反应),Al2O3 与 OH反应生成 AlO2 和 H2O(反应),AlO2 与过量的 H反应生成 Al3和 H2O(反应),Al3与过量的 OH反应生成 AlO2 和 H2O(反应)。(2)首先确定 C 为 NaCl,电解熔融态 NaCl 生成 Na、Cl2,电解饱和
19、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),FeCl2 与 Cl2 反应生成 FeCl3(反应),FeCl3与 Fe 反应生成 FeCl2(反应),Fe 可与 Cl2反应生成 FeCl3(反应)。13(15 分)(2014浙江卷)某研究小组为了探究一种无机矿物盐X(仅含四种元素)的组成和性质,设计并完成了如下实验:另取 10.80 g X 在惰性气流中加热至完全分解,得到 6.40 g 固体 1。请回答如下问题:(1)画出白色沉淀 1 中金属元素的原子结
20、构示意图_,写出气体甲的电子式_。(2)X 的化学式是_,在惰性气流中加热 X 至完全分解的化学反应方程式为_。(3)白色沉淀 2 在空气中变成红褐色沉淀的原因是_(用化学反应方程式表示)。(4)一定条件下,气体甲与固体 1 中的某种成分可能发生氧化还原反应,写出一个可能的化学反应方程式_,并设计实验方案验证该反应的产物_。答案:(1)O CO(2)CaFe(CO3)2 CaFe(CO3)2=CaOFeO2CO2(3)4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(4)2FeOCO2=Fe2O3CO 检测 Fe2O3:将固体用稀盐酸溶解,加入 KSCN 溶液若显红色,表明产物中有 Fe();检
21、测 CO:将气体通过灼热 CuO,黑色固体变为红色解析:从框图可知,气体甲为 CO2;由溶液 1 转变为白色沉淀 1,白色沉淀 1 又能溶解在 CO2 水溶液中,可推断白色沉淀 1 为 CaCO3;从固体 2 的转化过程可知,白色沉淀 2 为 Fe(OH)2,最终的红褐色沉淀为 Fe(OH)3;由上述推断可初步确定 X 为含有 Ca、Fe 元素的碳酸盐,且其中铁元素的化合价为2,故可推断其为 CaFe(CO3)2,分解得到的固体 1 为 CaO 与 FeO 的混合物,应用题给数据可以进一步确认上述判断的正确性。(1)白色沉淀 1 中的金属元素为钙,其原子结构示意图为,气体甲为 CO2,其电子式
22、为O CO。(2)X的化学式为 CaFe(CO3)2;在惰性气流中加热 X 至完全分解的化学反应方程式为 CaFe(CO3)2=CaOFeO2CO2。(3)白色沉淀 2 在空气中变成红褐色沉淀是因为 Fe(OH)2 被氧化成 Fe(OH)3,反应为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。(4)CO2 气体与固体 1 中的 FeO 可能发生氧化还原反应,反应为 2FeOCO2=Fe2O3CO;检验产物的方法:取反应所得固体物质,加稀盐酸溶解,然后加入 KSCN 溶液,若溶液呈红色,说明反应产物中有 Fe()。将生成的气体通过灼热 CuO,若黑色固体变为红色,证明生成的气体中含有 CO。1
23、4(15 分)(2015太原模拟)铁、铝、铜等金属及其化合物在日常生活中应用广泛,请根据下列实验回答问题:(1)生铁中含有一种铁碳化合物 X(Fe3C)。X 在足量的空气中高温煅烧,生成有磁性的固体 Y,将 Y 溶于过量盐酸后所得的溶液中含有的大量阳离子是_。(2)某溶液中有 Mg2、Fe2、Al3、Cu2四种离子,向其中加入过量的 NaOH 溶液后,过滤,将滤渣高温灼烧并将灼烧后的固体投入到过量的稀盐酸中,所得溶液与原溶液相比,溶液中大量减少的阳离子是_。AMg2BFe2CAl3DCu2(3)氧化铁是重要工业颜料,用废铁屑制备它的流程如下:回答下列问题:操作的名称是_,操作的名称是_。写出在
24、空气中煅烧 FeCO3 的化学方程式_。(4)有些同学认为酸性 KMnO4 溶液滴定也能进行铁元素含量的测定,其反应如下:5Fe2MnO4 8H=5Fe3Mn24H2O。a称取 2.85 g 绿矾(FeSO47H2O)产品,溶解在 250 mL 容量瓶中定容;b量取 25.00 mL 待测溶液于锥形瓶中;c用硫酸酸化的 0.010 00 molL1 KMnO4 溶液滴定至终点,消耗KMnO4 溶液体积的平均值为 20.00 mL。实验前,首先要精确配制一定物质的量浓度的 KMnO4 溶液 250 mL,配制时需要的仪器除天平、玻璃棒、烧杯、胶头滴管外,还需_。某同学设计的下列滴定方式,最合理的
25、是_。(夹持部分略去)(填字母序号)计算上述样品中 FeSO47H2O 的质量分数为_。答案:(1)Fe2、Fe3、H(2)B、C(3)过滤 洗涤4FeCO3O2=高温2Fe2O34CO2(4)250 mL 容量瓶 b 97.5%解析:(1)磁性的固体 Y 为四氧化三铁,溶于过量盐酸中,其反应的离子方程式为 Fe3O48H=Fe22Fe34H2O;所以溶液中含有的大量阳离子是 Fe2、Fe3、H。(2)该转化关系如图所示:故大量减少的离子有 Al3、Fe2。(3)经操作得到滤液和滤渣,故该操作为过滤。结合产品为Fe2O3,则逆推知经煅烧产生。为防止其中会有杂质混入,应对沉淀进行洗涤,再经干燥处理。煅烧过程中,分解产生的 FeO 被空气中的氧气氧化为 Fe2O3。(4)配制一定体积浓度准确的溶液需要容量瓶,所以答案为 250 mL 的容量瓶。酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性,能腐蚀橡胶管,所以应用酸式滴定管盛装高锰酸钾溶液。5FeSO47H2O5Fe2MnO45278 g 1 molm0.010 00 molL10.02 Lm0.278 g则绿矾产品总质量为 m0.278 g25025 2.78 g,样品的质量分数为 2.78 g/2.85 g100%97.5%。