1、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A 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.Fe FeCl2 Fe(OH)2B.S SO3 H2SO4C.CaCO3 CaO CaSiO3D.N
2、H3 NO HNO33.(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.NaHCO34.(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.FeCl3C.CO D.Na2CO35.(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,然后用 1 molL-1 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
3、的是( )A.原合金质量为 0.92 gB.标准状况下产生氢气 896 mLC.图中 V2 为 60 mLD.图中 m 值为 1.566.下列结论中正确的是( )选项 实验 1 实验 2 结论A 将 SO2 通入石蕊溶液中 将 Na2O2 加入酚酞溶液中 都是先变红后褪色B将少量 CO2 和 H2O(g)通过足量Na2O2 固体少量 NaHCO3 溶液与过量 Ca(OH)2溶液混合 都有 Na2CO3 生成C 将 Na2O2 固体加入FeCl2 溶液中将 NaOH 溶液与 Fe2(SO4)3 溶液混合最终都有红褐色沉淀生成D 1 mol Na2O2 固体与足量水反应 1 mol Fe 在足量
4、Cl2 中燃烧 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.图表示向 AgNO3 和 Cu(NO3)2 的混合溶液中缓慢通入氨水B.图表示向 NaOH 和 Ca(OH)2 的混合溶液中通入 CO2C.图表示向 KAl(SO4)2 溶液中逐滴加入 Ba(OH)2 溶液D.图表示向 NaAlO2 溶液中逐滴加入盐酸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、CO 2 气体、冰晶石B.石灰石、纯碱、石英、玻璃都属于盐,
5、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 21D.黄铜矿(CuFeS 2)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 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
6、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: ; 。 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)6ClxH2O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)6ClxH2O 的化学式,Mg 2Al(OH)6ClxH2O 高温下分解为 MgO、Al 2O3、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)6ClxH2O 放在加热装置
7、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。装置的连接顺序为 a (用接口处的小写字母表示 )。 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 。 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
8、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)yzH2O,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、Al 2O3、Fe 2O3、SiO 2,工业上用该矿渣获取铜和胆矾的操作流程如下:已知:Cu 2O+2H+ Cu+Cu2+H2O。部分阳离子以氢氧化物形式沉
9、淀时溶液的 pH 如下表所示:沉淀物 Cu(OH)2 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2开始沉淀 pH 5.4 4.0 2.7 5.8沉淀完全 pH 6.7 5.2 3.7 8.8请回答下列问题:(1)为了加快反应的速率,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 CuSO45H2O 粗产品不能用大量水洗,而用冰水洗涤。原因是 。 第 9 讲 常见金属及其化合物1.
10、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A 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,CaCO 3 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
11、 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、NaAlO 2、NaOH 或分别为C、CO、CO 2、O 2 或分别为 NaOH、
12、Na 2CO3、NaHCO 3、CO 2 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+H2O NaCl+Al(OH)3,最后发生反应Al(OH)3+3HCl AlCl3+3H2O。合金溶解后剩余氢氧化钠的物质的量为 0.02 L1 molL-1=0.02 mol,由 NaOH+HCl NaCl+H2O,则 V1 为 =0.02 L=20 mL,生成沉淀消耗的盐酸为 40 mL-20 mL=20 mL,HCl 物质的量为 0.02 L1 molL-1=0.02 mol,由 NaAlO2
13、+ HCl+H 2O NaCl+Al(OH)30.02 mol 0.02 mol 0.02 mol由钠元素及铝元素守恒可知,合金的质量为 0.04 mol23 gmol-1+0.02 mol27 gmol-1=1.46 g,A 项错误; 由2Na+2H2O 2NaOH+H2、2Al+2H 2O+2NaOH 2NaAlO2+3H2,生成氢气的物质的量为 0.02 mol+0.03 mol=0.05 mol,标准状况下的体积为 0.05 mol22.4 Lmol-1=1.12 L,B 项错误;由 Al(OH)3+3HCl AlCl3+3H2O 可知,溶解沉淀需要 0.06 mol HCl,其溶液体
14、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 mol78 gmol-1=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。Na 2O2 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
15、Fe(OH)3,C 正确。1 mol Na2O2 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。7.B 解析 加入一定量的氨水时,Ag +、Cu 2+分别形成 AgOH、Cu(OH) 2 沉淀,氨水过量时,AgOH、Cu(OH) 2 溶解,A 错误。CO 2 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),
16、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+H2O Al(OH)3+NaCl、Al(OH) 3+3HCl AlCl3+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+2C Si+2CO,被氧化的物质 C 与被还原的物质 SiO2 的物质的量之比为 21,C 正确
17、。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。9.答案 (1)Al2O3+6H+ 2Al3+3H2OAl2O3+2OH- 2Al +H2O(2)2NaCl(熔融) 2Na+Cl22NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2(3)2Fe3+Fe 3Fe2+2Fe2+Cl2 2Fe3+2Cl-(或 2Fe2+Br2 2Fe3+2Br-)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Al3+和 H2O(反应),Al 2O3 与
18、OH-反应生成 Al 和 H2O(反应),Al 与过量的H+反应生成 Al3+和 H2O(反应),Al 3+与过量的 OH-反应生成 Al 和 H2O(反应)。(2)首先确定 C 为 NaCl,电解熔融态 NaCl 生成 Na、Cl 2,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),FeCl 2 与 Cl2 反应生成FeCl3(反应),FeCl 3 与 Fe 反应生成 FeCl2(反应),Fe 可与 Cl2 反应生成 FeCl3(反应)。10
19、.答案 (1)检查装置的气密性(2)80(3)edb 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 3(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)6ClxH2O 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 Mg2Al(OH)6ClxH2O 可知 Al2O3 的物质的量是0.25x mol,所以 x mol40 g m
20、ol-1+0.25x mol102 g mol-1=131 g,解得 x=2,m(MgO)=2 mol40 g mol-1=80 g。(3) 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 aedb 。 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。根据题意写出化学方程式 ,则有2Mg2Al(OH)6ClxH2O4MgO+Al2O3+2HCl+(5+2x)H2O73 18(5+2x)3.65 g 9.90 g,解得 x=3。(4)根据上述反应化学方程式可
21、知,测定加热装置剩余固体的质量和装置 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)yzH2O 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(3)Fe2+ 2Fe 3+
22、Cu Cu2+2Fe2+(4)Fe(OH)3 3.7x4.0 5.2y5.4(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)SiO 2 是酸性氧化物,不能与酸发生反应;其他金属氧化物 Cu2O、Al 2O3、Fe 2O3 与硫酸发生反应:Cu 2O+H2SO4 Cu+CuSO4+H2O;Al2O3+3H2SO4 Al2(SO4)3+3H2O;Fe2O3+3H2SO4 Fe2(SO4)3+3H2O;Fe2(SO
23、4)3+Cu CuSO4+2FeSO4。因此发生反应后过滤出的固体混合物 A 中的成分是 SiO2、Cu。(3)因为矿渣中 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 3+CuCu2+2Fe2+。因此该反应完成后 ,铁元素的存在形式为 +2 价的 Fe,即 Fe2+。(4)由图示可知 B 是 Fe(OH)3,x 的范围是 3.7x4.0,C 是 Al(OH)3,y 的范围是5.2y5.4。(5)从硫酸铜溶液中制取硫酸铜晶体的操作 1 主要包括: 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。洗涤 CuSO45H2O 粗产品不能用大量水洗,而用冰水洗涤,原因是CuSO4 溶液溶解于水,而且温度越高,溶解度越大。若用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。
