1、1专题训练四 常见金属元素及其化合物2009.11【知能整合】1钠及其化合物间的转化关系 Na2S Na NaOH Na2CO3 NaHCO3Na2O2C2H5ONa NaClO2 , 点 燃 H2OH2OS CO2Ca(OH)2 CO2+H2OHClCl2 ,燃 烧CO2电解盐水C2H5OH2铝及其化合物间的转化关系23铁及其化合物间的转化关系 S , FeS Fe FeCl2FeSO4 FeOFe(OH)2Fe2O3 Fe(OH)3FeCl3 Fe(SCN)2+HCl Cl2FeCl2 ,HClO2H2SO4NaOH O2 , H2OH2SO4C,H2SO4 O2CO, NaOHHClH2
2、SO4 KSCN4铜及其化合物间的转化关系5金属镁及其化合物3【典型例析】例 1：把一瓶不饱和的烧碱溶液分成 4 等份。保持温度不变，向 4 份溶液中分别加入一定量的 NaOH、Na 2O2、Na 2O 和 Na，使溶液均恰好饱和，下列说法中正确的是（ ）A加入的 NaOH 的质量一定最大 B加入的 Na2O2 和 Na2O 的质量比为 1:1C加入的 NaOH、Na 2O2、Na 2O、Na 的物质的量之比为 2:1:1:2D制成饱和溶液后，4 份溶液中所含 NaOH 质量相同思路点拨：有关 Na2O2、Na 2O 和 Na 的性质这一考点最能考查学生分析问题、解决问题的能力。在求解这类问题
3、时要运用极限思想和假设法计算，疑难辨析：由于 Na2O2 和水反应放出 O2，因此若不能很好地判断 Na2O2 和 Na2O 与水反应的情况则易导致错误。解题过程：原不饱和溶液的量相同，欲使 NaOH 达到饱和，加入的物质含钠量越大，加入的量越少；加入的物质含钠量越小(相当于又加入了溶剂) ，最终加入的量就大，可用化学式假设法来进行比较。本题答案 A。NaOH Na2O2 Na2O Na化学式变形(Na 相等) Na2(OH)2Na2逸 出 16 Na2O Na2除 Na 外，增重 217 16 16 0饱和时，需固体的物质的量 n1 n2 = n3 n4饱和时，需固体的质量 m1 m2 m3
4、 m4变式训练将 NaHCO3 和 Na2O2 固体混合物置于密闭容器中加热至 250，使其充分反应后，最后得到残余固体由两种物质组成，分别为 amol，bmol，且 ab。试通过计算：(1)求原固体混合物中 NaHCO3 和 Na2O2 的物质的量。(2)求最后气态生成物中各物质的量。答案：(1) NaHCO3 为 amol；Na 2O2 为(a+b)/2mol。(2) H2O 为(ab)/2mol；O 2 为(a+b)/4mol解析：2NaHCO 3 Na2CO3+CO2+H2O，受热分解产生的 CO2 和 H2O 都要和 Na2O2 反应，可先考虑 CO2 的反应（因为先考虑 H2O 结
5、果相同，且先考虑 CO2简便）。分析得：固体残留物为 Na2CO3、NaOH ，气体产物为 O2 和 H2O。(1)根据 C 元素和 Na 元素守恒可得：NaHCO 3 为 amol；Na 2O2 为(a+b)/2mol；(2)根据 H 元素和 O 元素守恒可得：H 2O 为(ab)/2mol；O 2 为( a+b)/4mol。例 2：向 X 的溶液中，加入 Y 试剂，产生的沉淀示意图如下图所示情形的是 (注意线段的斜率)4A向 NaOH 和 Ca(OH)2 的混合液中通入 CO2 B向 HCl 和 AlCl3 的混合液中滴加 NaOHC向 NH4Al(SO4)2 溶液中滴加 NaOH D向
6、NH4Cl 和 MgCl2 的混合液中滴加 NaOH 思路点拨：根据反应发生的先后顺序再利用离子反应分析各线段所发生的反应。疑难辨析：题目中已强调“注意线段的斜率”这一句话，所以更应明确图像表示的是一个等腰梯形，而非斜梯形。解题过程：选项 B 中滴加的 NaOH 溶液先和 HCl 反应，所以一开始没有沉淀生成，不合题意。选项 C 所得的图形是一个斜梯形。选项 D 中生成的 Mg(OH)2 沉淀不溶于NaOH，因此沉淀量不会减少。只有选项 A 正确。变式训练将 mg Al2O3 和 Fe2O3 的混合物溶于 100mL 盐酸中，然后逐滴加入 1mol/LNaOH 溶液，其结果如图所示：(1)最初
7、加入 V1mLNaOH 溶液的作用是 _；(2)盐酸的物质的量浓度是_；(3)若 mg 混合物中 Al2O3 和 Fe2O3 按不同比例进行上述实验(其他条件不变)，则 V2 的值会不会改变_(填“会”或 “不会”)，(V 2V 1)的取值范围是_。答案：(1)中和过量的盐酸 (2)V210-2mol/L (3)不会(3 m/80)103(V 2V 1)( m/17) 103 解析：(1)0V 1 之间发生的反应为 H+OH-=H2O，V 1V2 之间发生的反应为:Fe 3+3OH-=Fe(OH)3，Al 3+3OH-=Al(OH)3，V 2V3 之间发生的反应为 Al(OH)3+OH-=Al
8、O2-+2H2O。 (2)在 V2 时，溶液中的溶质为 NaCl，所以有 n(HCl)=n(NaOH)= V210-3mol，可得盐酸的浓度为 V210-2mol/L，(3)由(2)可得混合物中 Al2O3 和 Fe2O3 按不同比例进行上述实验，V 2 的值会是不会改变的，V 2V 1 表示的是和 2 种金属离子反应所需 NaOH 的体积，用极值法进行计算，若 mg 混合物全为 Al2O3， V2V 1 等于( m/17) 103mL，若mg 混合物全为 Fe2O3，V 2V 1 等于(3m/80)10 3mL，由此得解。例 3：现有 Fe、Cu 组成的合金，其中 Fe、Cu 的总物质的量为
9、 amol、Cu 的物质的量分数为 x；研成粉末后，全部投入含 bmolHNO3 稀溶液中，微热使其充分反应，且硝酸5的还原产物只有 NO，试回答下列问题：(1)用微粒的符号填写下列空白(列举全部可能出现的情况) 残留固体成分溶液中的金属离子(2)当溶液中金属离子只有 Fe2+、Cu 2+时，则 b 的取值范围是（用 a、x 表示）_。(3)当 x=0.5 时，溶液中 Fe3+、Fe 2+的物质的量相等时，在标准状况下共产生 672mL 气体，求 a、b 的值。思路点拨：弄清了下面三个过程后这类问题可迅速得解：过量的铁与浓硫酸共热的反应情况：2Fe+6H 2SO4(浓) Fe2(SO4)3+3
10、SO2+6H2O；Fe+ Fe2(SO4)3=3FeSO4；Fe+H 2SO4=FeSO4+ H2过量的铁与浓硝酸共热的反应情况分析：Fe+6HNO3(浓) Fe(NO3)3+3NO2+3H2O；3Fe+8HNO 3(稀) =3Fe(NO 3)2+2NO+4H2O； Fe+2Fe(NO3)3= 3Fe(NO3)2；当金属和混酸反应时，要用离子方程式来计算产生气体的物质的量。疑难辨析：本题较为综合，没有一定的解题方法与技巧，很难完整地解决这个题目，如果按照有序思维来解决问题(1)，则较易解决，也不会漏掉某种情况，同时也为 (2)、(3)的解决打下一个好的基础。当题目中出现两个变量时常用有序思维来
11、解。解题过程：(1)按照有序思维，假设 HNO3 的量由少逐渐增多，从而依次确定残留固体成分及溶液中的金属离子。Fe、Cu；Fe 2+，Cu；Fe 2+， Cu；Fe 2+、Cu 2+，无；Fe2+、Cu 2+，无；Fe 2+、Cu 2+，Fe 3+， 无；Cu 2+，Fe 3+。其中为特殊情况，Fe与稀 HNO3 恰好反应生成 Fe2+；为 Fe、Cu 恰好与稀 HNO3 反应生成 Fe2+、Cu 2+，其余各种情况按 HNO3 的量逐渐增多来考虑，则不难确定。(2)3Cu+8HNO3=3 Cu(NO3)2+2NO+4H2O；3Fe+8HNO 3=3 Fe(NO3)2+2NO+4H2Oax
12、8ax/3 a(1-x) 8a(1-x)/3生成 Fe2+、Cu 2+时，总耗用硝酸量：n(HNO 3)= 8ax/3+8a(1-x)/3=8a/3，铁恰好反应且生成 Fe2+时耗硝酸量：n(HNO 3)= 8a(1-x)/3，因此溶液中金属离子只有 Fe2+、Cu 2+时b 的取值范围是 8a(1-x)/3b8a/3 。(3)根据电子守恒：0.5a2+0.25a3+0.25a2=672/224003，解得 a=0.04mol，根据硝酸中的 NO3守恒可得 b 的值：b=nFe(NO 3)2 2+nFe(NO3)3 3+ nCu(NO3)2 62+n(NO)=0.04mol0.252+0.04
13、mol0.253+0.520.04mol+672/22400mol=0.12mol。变式训练取一定量的 Fe、Cu 的混合物粉末，平均分成五等份，分别向每一份中加入一定量的稀硝酸，实验中收集到的 NO 气体 (唯一还原产物) 的体积及所得剩余物的质量记录如下(所有体积均在标准状况下测定 )：实验序号 1 2 3 4 5硝酸溶液体积(mL) 100 200 300 400 500 剩余固体的质量(g) 17.2 8 0 0 0 气体体积(L) 2.24 4.48 6.72 7.84 7.84(1)该实验中所用硝酸的物质的量浓度为_。(2)第 1 次实验后剩余固体为_，第 2 次实验后剩余固体为_
14、。 （均填写化学式）。(3)求实验中每次所取混合物中铜的质量。解析：(1)由第一组数据可知固体有剩余。无论硝酸和什么金属反应，都有 n(HNO3)4 n(NO)。加入 100 mL 硝酸溶液时， n(NO)0.1mol，则 n(HNO3)0.4mol，c(HNO 3)4mol/L。(2)由 1、2 两组数据分析，两次剩余物的质量相差 9.2g，此时生成 2.24 LNO 气体( 转移0.3mol 电子)。若只溶解铁，质量为 8.4 g，若只溶解铜，质量为 9.6 g。由此可知这9.2 g 中应有 Fe 和 Cu 两种金属。所以第一次实验后剩余金属为 Fe 和 Cu。第二次实验后剩余金属只有 C
15、u。(3)由以上分析可知，第二次实验后剩余铜 8 g，而与第一次相比少掉的 9.2 g 中 Fe 和Cu都有。设这 9.2 g 固体中 Fe 的物质的量为 x mol 和 Cu 的物质的量为 y mol。56 x64 y9.2 (1)2(xy)30.1(2)解得 y0.1 mol，质量是 6.4 g。每次所取混合物中铜的质量 6.4 g8 g14.4 g。【专题练习】1节日的焰火在寂静的夜空燃放出绚丽多姿的画面，这是利用了一些金属元素在燃烧时 产生不同的颜色的原理，如含有钙、钾、铜元素的化合物能产生砖红色、紫色、绿7色的火焰。结合我们学过的知识，下列关于钙、钾、铜的冶炼方法正确是（ ）A电解法
16、 热分解法 热还原法 B电解法 电解法 热还原法C热还原法 热分解法 电解法 D电解法 电解法 热分解法2氧化钠、氢氧化钠、过氧化钠、亚硫酸钠。各 1 摩尔上述固体物质,长期放置于空气中，最后质量增加情况是(不考虑潮解因素) （ ）A= B C= D3实现 Al3 3A1O 2 6H 2O4Al(OH) 3，正确的做法是（ ）A向铝盐溶液中不断加入纯碱溶液 B向铝盐溶液中不断加入小苏打溶液C向烧碱溶液中不断滴入铝盐溶液 D向铝盐溶液中不断滴入烧碱溶液40.001mol 金属放入 10mL0.1mol/L 某酸溶液中，产生 22.4mL 氢气(标准状况)，下列情况中一定不可能的是（ ）A一价金属
17、和一元酸 B二价金属和二元酸 C三价金属和二元酸 D二价金属和一元酸5有一钠块放置于潮湿空气中，表面氧化变质，且仍为白色块状固体，称其质量为 25g，将其全部投入足量水中反应，得到溶液 1000mL ，并收集到气体2.24L（标准状况下的纯净物） ，再取此溶液 100mL，用 1mol/L 的盐酸滴定至中性，用去70mL，并将滴定过程中产生的气体通入到足量的澄清石灰水中，得到干燥的沉淀1g，则金属钠的氧化率为（ ）A71.4% B81.6% C18.4% D28.6%6将 amL 0.1mol/L 硫酸铝溶液与 bmL 0.5mol/L 氢氧化钠溶液混合，得到 cmol 氢氧化铝沉淀，若已知
18、a、b、c 中任意两个值，求另一个值，所求的值不止一个解的是(各选项中，单位均已略去) （ ）Aa100 b90 c? Ba100 c0.015 b?Cb90 c 0.015 a? Da75 c0.015 b ?7将铝粉与某铁的氧化物 FeO2Fe2O3 粉末配制成铝热剂，分成两等份。一份直接放入足量的烧碱溶液中，充分反应后放出气体在标准状况下的体积为 15.68L；另一份在高温下恰好反应完全，反应后的混合物与足量的盐酸反应后，放出的气体在标准状况下的体积为（ ）A11.20L B15.68L C22.40L D31.36L8向含有 amol AlCl3 溶液中加入含有 bmol KOH 溶液
19、，生成沉淀的物质的量可能是8amol bmol a/3mol b/3mol 0mol (4ab)mol（ ）A B C D9将含 O2 和 CH4 的混合气体充入装有 23.4gNa2O2 的密闭容器中点燃，反应结束后，容器温度为 150，压强为 0pa，将残留物溶于水无气体逸出。下列叙述正确的是（ ）A原混合气体中 O2 和 CH4 的体积比为 2:1 B原混合气体中 O2 和 CH4 的体积比为 1:2C残留固体中有 Na2CO3 和 NaOH D残留固体中只有 Na2CO310将 5.6 g Fe 投入浓硝酸溶液，产生红棕色气体 A，把所得溶液减压蒸干，得到 20g Fe(NO3)2 和
20、 Fe(NO3)3 的混合物，将该固体在高温下加热，得到红褐色的 Fe2O3 和气体 B，A、B 气体混合通入足量水中，在标准状况下剩余气体的物质的量为（ ）A2240mL B4480mL C3360mL D1120mL11一定量的 Mg 和 MgO 的混合物投入 100ml 2mol/L 的稀 HCl 中完全溶解后，再向反应后的溶液中加入 4mol/L 的 NaOH 溶液，要使 Mg 元素全部沉淀出来，所加入的NaOH 溶液的体积最小是（ ）A100ml B50ml C25ml D由于 Mg、MgO 的质量未知无法判断12将 100mL3mol/L 的氢氧化钠溶液与 100mL3mol/L
21、的氯化铝溶液，按下列两种方法混合：（1）将氢氧化钠溶液逐滴滴入氯化铝溶液中；（ 2）将氯化铝溶液氯化铝溶液氢氧化钠溶液中。对上述实验所得结论正确的是（ ）A现象相同，沉淀量相等。 B. 现象相同，沉淀量不等C. 现象不同，沉淀量相等 D. 现象不同，沉淀量不等13 某温度下，w g 某物质在足量氧气中充分燃烧，其燃烧产物立即与过量的 Na2O2反应固体质量增加 w g。在H 2 COCO 和 H2 的混HCHO CH 3COOHHOCH 2CH2OH 中，符合题意的是（ ） A.均不符合 B.只有 C.只有 D.全部符合14将 6g 某些金属的混合物与足量的盐酸反应得到 0.2g 氢气，则该混
22、合物的可能组成是（ ）A镁、铝 B铜、锌 C锌、铁 D钠、镁15已知 FeO、Fe 2O3、Fe 3O4 组成的混合物中，铁与氧的质量比为 21：8，则混合物中FeO、Fe 2O3、Fe 3O4 三种物质的质量比可能是（ ） A. 9：20：5 B. 9：20：33 C. 2： 5：3 D. 5：6：3 916向 agHNO3 的稀溶液中加入 bg 铁粉，充分反应全部溶解，已知有 a/4 g 的 HNO3 被还原则 a：b 不可能是（ ）A 2:1 B 3:1 C 4:1 D 9:217测知由 Fe2(SO4)3 和 FeSO4 组成的混合物中含硫 a%则其含铁的量为（ ）A(100-4a)%
23、 B(100-2a)% C(100-a)% D(100-3a)%18如下图所示：是用明矾KAl(SO 4)212H2O制取硫酸铝和硫酸钾的操作步骤流程图(图中略去了沉淀物的洗涤操作） ，请在图中圆括号内填入适当的试剂名称，在方括号内填入适当的分离方法，并回答有关问题。(1)试剂 a 是 ，b 是 ，c 是 。分离方法是，是 ， 是 。(2)按上述操作，不考虑损耗，在理论上，158g 明矾最多可以制得 Al2(SO4)318H2O_g，至少可以制得 K2SO4_g。19将一定量的 NaOH 和 NaHCO3 的混合物 A，放在密闭容器中加热，充分反应后生成气体 V1L(V10)。将反应后的固体残
24、渣 B 与过量盐酸反应，又生成CO2V2L。( 气体体 积在标准状况下 测定)(1)B 的成分是_ 。ANa 2CO3 与 NaOH BNa 2CO3 与 NaHCO3 CNa 2CO3 DNaOH(2)A 中 NaOH 与 NaHCO3 共 _mol；NaOH 与 NaHCO3 物质的量之比为_。20按下图要求写出下列两个反应的化学方程式，属于离子反应的写出离子方程式。10(1)BC+D_；(2)EF_。21将等质量混合的铜、锌、铁三种金属组成的混合物 W g 加入到 FeCl3 和盐酸组成的混合液中，充分反应后：(1)若无固体剩余，则溶液中一定有的金属离子是_，可能有的金属离子是_。(2)
25、若剩余固体 W/3g，则溶液中金属离子一定有_，一定没有_。22有 Ba(OH)2、NaHSO 4、NaHCO 3 三种溶液，已知其中两种溶液的物质的量浓度相同，且分别为另一种溶液的物质的量浓度的 2 倍；若先将 NaHSO4 和 NaHCO3 溶液各 100 mL 混合反应后，再加入 Ba(OH)2 溶液 100mL，充分反应后，将生成的白色沉淀滤出，测得滤液中只含一种 NaOH 溶质，其物质的量的浓度为 0.9mol/L（不考虑溶液混和时引起溶液体积的变化） ，试回答：(1)通过分析，判断原 Ba(OH)2、NaHSO 4、NaHCO 3 三种溶液中哪两种溶液的物质的量的浓度不可能相同？
26、，原因是 。(2)Ba(OH)2、NaHSO 4、NaHCO 3 三种溶液可能的物质的量的浓度分别为_、_、_。23已知甲、乙、丙分别代表中学化学中的常见物质，请根据题目要求完成下列问题：(1)甲的化学式为 RCl3，其溶液在加热蒸干并灼烧时可发生反应：a.甲+H 2O 乙+丙 b.乙 氧化物+H 2O若甲为某用途广泛的金属元素的氯化物，其溶液在上述变化中生成的氧化物为红棕色粉末，则该金属在周期表里的位置是：_。若甲为某短周期金属元素的氯化物，则甲发生 a 反应的化学方程式为： _。将以上两种金属单质用导线连接，插入 NaOH 溶液构成原电池，则负极发生的电极反应为：_。(2)若甲、乙、丙均是
27、短周期中同一周期元素形成的单质或化合物，常温下乙为固体单质，甲和丙均为气态化合物，且可发生反应：甲+乙 丙。则：甲的结构式为_。写出上述反应的化学方程式：_。写出向 200 mL 2 molL-1 的 NaOH 溶液中通入 6.72 L(标准状况)的气体甲发生完全反应的总离子方程式_。24 A、B、C 都是由两种元素组成的无机物，它们和单质甲、乙、丙存在如下图11所示的转化关系(转化过程都不需要使用催化剂 )。完成下列问题：(1)若甲是常见金属，乙是常见非金属固体单质，A 、C 在常温下均为无色气体，且A、B、C 、甲、乙、丙都由短周期元素组成，则 B 的电子式是 _。A 与甲反应的化学方程式
28、是_。(2)若上图所示的反应在水溶液中进行，甲在常温下为有色气体，乙在常温下为液体，丙是生活中常见的金属，则：丙在周期表中所处的位置是_。丙与 C 反应的离子方程式为_。往 A 溶液中逐滴加入 NaOH 溶液时可能出现的现象是_。2518.4 克 NaOH 和 NaHCO3 固体混合物，在密闭容器中加热到 250OC，待充分反应后排出气体，冷却称得剩余固体质量为 16.6 克，试计算原混合物中 NaOH 的质量。参考答案1. B 2.B 3. C 4. A 5. A 6. BC 7. A 8. A9. BC 10. A 11. B 12. C 13. D 14. C 15. AB 16. A
29、17. D 18.(1)氨水 硫酸 氢氧化钾 过滤 加热 蒸发结晶(2)111g 116g19.(1)C (2) V2/11.2 21V20(1)Fe 3O4+8H+=Fe2+2Fe3+4H2O (2)4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)321(1)Cu 2+、 Fe2+、Zn 2+ Fe3+ (2)Fe2+、Zn 2+ Cu2+、Fe 3+22(1)NaHSO 4 与 NaHCO3 这两种溶液的物质的量的浓度不可能相同；原因是当这两种物质的物质的量的浓度相同时，最后的溶液中必有硫酸根离子，不可能只剩下氢氧化钠 (2)有两种可能。第一种可能是 cBa(OH)2c (NaHSO4)1.8mol/L，c (NaHCO3)0.9mol/L。第二种可能是 cBa(OH)2c(NaHCO 3)121.8mol/L，c (NaHSO4)0.9mol/L 。23(1)第四周期,第族 AlCl 3+3H2O=Al(OH)3+3HCl Al3e -+4OH-=AlO2-+2H2O(2)O=C=O CO 2+C=2CO 3CO 2+4OH-=2HCO3-+CO32-+H2O24(1) 2Mg+CO2 点 燃 2MgO+C(2)第四周期第族 Fe+2Fe 3+=3Fe2+ 生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色25.10 克（过程略）
