專題能力訓(xùn)練7常見的金屬元素及其化合物(時間:45分鐘滿分:100分)一、選擇題(共6小題,每小題7分,共42分。每小題只有1個選項符合題意)1.某研究小組通過實驗探究銅及其化合物的性質(zhì),操作正確且能達(dá)到實驗?zāi)康牡氖?)A.將銅絲插入濃硫酸中并加熱,反應(yīng)后再加入水,觀察硫酸銅溶液的顏色B.常溫下將銅絲伸入盛滿氯氣的集氣瓶中,觀察氯化銅的生成C.將CuCl2溶液在蒸發(fā)皿中加熱蒸干,得到無水CuCl2固體D.將表面有銅綠Cu2(OH)2CO3的銅器放入鹽酸中浸泡,除去銅綠答案:D解析:銅與濃硫酸反應(yīng)后的剩余物中仍有濃硫酸,將水加入反應(yīng)器中易發(fā)生危險,A項錯誤;觀察氯化銅的生成需要在加熱條件下,B項錯誤;CuCl2水解生成的HCl易揮發(fā),加熱蒸干能促進(jìn)CuCl2的水解而得不到CuCl2固體,C項錯誤。2.金屬是一類重要的材料,人類的日常生活、生產(chǎn)、實驗、科研、科技等領(lǐng)域都離不開金屬。下列關(guān)于金屬Na、Al、Fe及其化合物的說法正確的是()A.小蘇打、氫氧化鋁均可用于治療胃酸過多B.Na、Fe形成的氧化物均能與強(qiáng)酸反應(yīng),均屬于堿性氧化物C.配制Fe2(SO4)3溶液時,向溶液中加入少量的鹽酸能防止溶液變渾濁D.AlCl3是一種電解質(zhì),工業(yè)上直接用于電解冶煉金屬鋁答案:A解析:胃酸中的主要成分是鹽酸,小蘇打(NaHCO3)、氫氧化鋁均能與鹽酸反應(yīng),可用于治療胃酸過多,A項正確;在Na、Fe形成的氧化物中,Na2O2、Fe3O4不屬于堿性氧化物,B項錯誤;配制Fe2(SO4)3溶液時,應(yīng)該向溶液中加入少量的硫酸才能防止溶液變渾濁(抑制Fe3+的水解),而用鹽酸雖然也能防止溶液變渾濁,但會帶來雜質(zhì)離子(Cl-),C項錯誤;AlCl3雖然是電解質(zhì),但屬于共價化合物,其熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電,D項錯誤。3.下列物質(zhì)的轉(zhuǎn)化在給定條件下能實現(xiàn)的是()Al2O3NaAlO2(aq)Al(OH)3SSO3H2SO4FeFe2+Fe3+Fe2O3FeCl3(aq)無水FeCl3MgCl2(aq)Mg(OH)2MgOA.B.C.D.答案:A解析:S在O2中燃燒生成SO2,錯誤;過量的鐵與稀硝酸反應(yīng)得到的最終產(chǎn)物為Fe2+,正確;FeCl3水溶液加熱蒸干會發(fā)生水解及分解反應(yīng),最后得到Fe2O3,錯誤。4.下列實驗操作、現(xiàn)象、結(jié)論均正確的是()選項操作可能的實驗現(xiàn)象結(jié)論A向某溶液中先滴加少量氯水再滴加KSCN溶液溶液變?yōu)榧t色溶液中一定含有Fe3+B向飽和Na2CO3溶液中通CO2有晶體析出溶解度:NaHCO3>Na2CO3C向酚酞溶液中加入過量Na2O2溶液先變紅后褪色Na2O2與水反應(yīng)生成的堿有漂白性D將表面氧化的銅絲從酒精燈的外焰慢慢移向內(nèi)焰黑色的銅絲變紅CuO被內(nèi)焰中的乙醇蒸氣還原答案:D解析:加入氯水再加KSCN溶液后呈紅色,可能原溶液中有Fe3+也可能是Fe2+被氯水氧化為Fe3+,A項錯誤;有晶體析出說明S(NaHCO3)<S(Na2CO3),B項錯誤;酚酞溶液中加過量Na2O2,先變紅說明Na2O2與H2O反應(yīng)生成堿,后褪色說明Na2O2具有漂白性,C項錯誤;黑色的銅絲變紅說明CuO變?yōu)镃u,酒精燈內(nèi)焰中有揮發(fā)出的乙醇蒸氣,D項正確。5.向含Na2CO3、NaAlO2混合溶液中逐滴加入150 mL 1 mol·L-1 鹽酸,測得溶液中的某幾種離子的物質(zhì)的量的變化如圖所示,則下列說法中不正確的是()A.a曲線表示的離子方程式為AlO2-+H+H2OAl(OH)3B.b和c曲線表示的離子反應(yīng)是相同的C.M點時,溶液中沉淀的質(zhì)量為3.9 gD.原混合溶液中的CO32-與AlO2-的物質(zhì)的量之比為12答案:D解析:HCl首先與AlO2-反應(yīng):AlO2-+H+H2OAl(OH)3,然后才與CO32-反應(yīng):CO32-+H+HCO3-,最后H+與HCO3-反應(yīng):HCO3-+H+H2O+CO2,所以a、b、c、d曲線分別表示AlO2-減少、CO32-減少、HCO3-增多、HCO3-減少,b、c曲線的離子反應(yīng)均為CO32-+H+HCO3-,B項正確;與AlO2-、CO32-反應(yīng)的鹽酸均為50 mL 1 mol·L-1,可知AlO2-、CO32-均是0.05 mol,生成3.9 g Al(OH)3,C項正確,D項錯誤。6.向m g鋁、鐵混合物中先加入a mL 1 mol·L-1的鹽酸,金屬完全溶解,然后加入b mL 1 mol·L-1的氫氧化鈉溶液。下列說法錯誤的是()A.當(dāng)金屬完全溶解后產(chǎn)生的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為22.4m56 L<V<22.4m18 LB.若加入氫氧化鈉溶液后產(chǎn)生的沉淀最多,則a=bC.若將鹽酸換為等濃度、等體積的稀硝酸,最終得到沉淀的質(zhì)量相同D.若a<b,產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量隨ba的增大而逐漸減小至不變答案:C解析:采用極限法進(jìn)行計算,當(dāng)m g固體全為鋁時,完全反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積V=mg27 g·mol-1×32×22.4 L·mol-1=22.4m18 L;當(dāng)m g固體全為鐵時,完全反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積V=mg56 g·mol-1×22.4 L·mol-1=22.4m56 L,則實際產(chǎn)生的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為22.4m56 L<V<22.4m18 L,A項正確;當(dāng)產(chǎn)生的沉淀最多時,溶液中的溶質(zhì)只有NaCl,根據(jù)原子守恒得n(HCl)=n(NaOH),即得a=b,B項正確;若將鹽酸換為硝酸,當(dāng)產(chǎn)生的沉淀最多時,溶液中的溶質(zhì)只有NaNO3,但產(chǎn)生的氣體為NO,根據(jù)原子守恒得n(HNO3)=n(NaOH)+n(NO),即得a>b,如果加入相同體積(即a=b)的氫氧化鈉溶液,則有部分Al(OH)3沉淀會溶解,得不到相同質(zhì)量(最多)的沉淀,C項錯誤;D項,當(dāng)a<b時Al(OH)3沉淀會逐漸溶解至消失,但Fe(OH)2沉淀及其被氧化產(chǎn)生的Fe(OH)3沉淀不溶解消失,D項正確。二、非選擇題(共3小題,共58分)7.(18分)鋁是應(yīng)用廣泛的金屬。以鋁土礦(主要成分為Al2O3,含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì))為原料制備鋁的一種工藝流程如下:注:SiO2在“堿溶”時轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀。(1)“堿溶”時生成偏鋁酸鈉的離子方程式為。 (2)向“過濾”所得濾液中加入NaHCO3溶液,溶液的pH(填“增大”“不變”或“減小”)。 (3)“電解”是電解熔融Al2O3,電解過程中作陽極的石墨易消耗,原因是。 (4)“電解”是電解Na2CO3溶液,原理如圖所示。陽極的電極反應(yīng)式為,陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為。 (5)鋁粉在1 000 時可與N2反應(yīng)制備AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合,有利于AlN的制備,其主要原因是。 答案:(1)Al2O3+2OH-2AlO2-+H2O(2)減小(3)石墨電極被陽極上產(chǎn)生的O2氧化(4)4CO32-+2H2O-4e-4HCO3-+O2H2(5)NH4Cl分解產(chǎn)生的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜解析:(1)Al2O3為兩性氧化物,在NaOH溶液中會溶解生成NaAlO2。(2)加入的NaHCO3與過量的NaOH反應(yīng),導(dǎo)致溶液的pH減小。(3)電解Al2O3時陽極有O2生成,高溫下O2會氧化石墨。(4)陽極為H2O失去電子生成O2,水電離的OH-放電之后,留下H+,可以與CO32-反應(yīng)生成HCO3-;陰極為水電離出的H+放電生成H2。(5)NH4Cl受熱易分解產(chǎn)生HCl和NH3,HCl可以破壞Al表面的氧化膜,使得Al更易與N2反應(yīng)。 8.(2019廣西欽州高三模擬)(20分)在通風(fēng)櫥中探究二氧化氮與過氧化鈉的反應(yīng)。二氧化氮溶于濃硫酸(硫酸沸點為338 ),加熱后NO2可逸出。(本題實驗裝置省略夾持儀器)(1)制備NO2的裝置如圖所示:A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是。 干燥管內(nèi)CaCl2的主要作用是吸水,吸水的主要目的是。 (2)加熱B中吸收液,使NO2逸出,待試管充滿紅棕色氣體后再接入裝有足量Na2O2固體的試管,如圖:加熱B時,溫度不宜過高,原因是。 D中堿石灰的主要作用是。 (3)反應(yīng)后C中固體淡黃色漸漸變白,經(jīng)分析,反應(yīng)產(chǎn)物可能有NaNO2、NaNO3,為此進(jìn)行如下實驗檢驗:檢驗NaNO2。查閱資料可知,NaNO2能使酸性KMnO4溶液褪色。檢驗過程如下:取C中固體,加水溶解配制成100 mL溶液,加入少量MnO2,振蕩靜置(記為溶液Q)。取5 mL溶液Q,滴加酸性KMnO4溶液,振蕩后酸性KMnO4溶液褪色。NaNO2使酸性KMnO4溶液褪色的離子方程式是。 加入少量MnO2的目的是除去Na2O2與水反應(yīng)產(chǎn)生的H2O2,其化學(xué)方程式為。(4)經(jīng)檢驗產(chǎn)物中還含有NaNO3。NO2與Na2O2化合生成NaNO3的化學(xué)方程式為。答案:(1)Cu+4HNO3(濃)Cu(NO3)2+2NO2+2H2O避免水蒸氣進(jìn)入濃硫酸(2)溫度過高,會有濃硫酸揮發(fā)出來,干擾實驗防止空氣中的二氧化碳、水進(jìn)入C中(3)5NO2-+2MnO4-+6H+5NO3-+2Mn2+3H2O2H2O22H2O+O2(4)2NO2+Na2O22NaNO39.(20分)某小組在驗證反應(yīng)“Fe+2Ag+Fe2+2Ag”的實驗中檢測到Fe3+,發(fā)現(xiàn)和探究過程如下。向硝酸酸化的0.05 mol·L-1硝酸銀溶液(pH2)中加入過量鐵粉,攪拌后靜置,燒杯底部有黑色固體,溶液呈黃色。(1)檢驗產(chǎn)物:取少量黑色固體,洗滌后, (填操作和現(xiàn)象),證明黑色固體中含有Ag。取上層清液,滴加K3Fe(CN)6溶液,產(chǎn)生藍(lán)色沉淀,說明溶液中含有。 (2)針對“溶液呈黃色”,甲認(rèn)為溶液中有Fe3+,乙認(rèn)為鐵粉過量時不可能有Fe3+,乙依據(jù)的原理是(用離子方程式表示)。針對兩種觀點繼續(xù)實驗: 取上層清液,滴加KSCN溶液,溶液變紅,證實了甲的猜測。同時發(fā)現(xiàn)有白色沉淀產(chǎn)生,且溶液顏色變淺、沉淀量多少與取樣時間有關(guān),對比實驗記錄如下:序號取樣時間/min現(xiàn)象3產(chǎn)生大量白色沉淀;溶液呈紅色30產(chǎn)生白色沉淀;較3 min時量小;溶液紅色較3 min時加深120產(chǎn)生白色沉淀;較30 min時量小;溶液紅色較30 min時變淺(資料:Ag+與SCN-生成白色沉淀AgSCN)對Fe3+產(chǎn)生的原因作出如下假設(shè):假設(shè)a:可能是鐵粉表面有氧化層,能產(chǎn)生Fe3+;假設(shè)b:空氣中存在O2,由于(用離子方程式表示),可產(chǎn)生Fe3+; 假設(shè)c:酸性溶液中NO3-具有氧化性,可產(chǎn)生Fe3+;假設(shè)d:根據(jù)現(xiàn)象,判斷溶液中存在Ag+,可產(chǎn)生Fe3+。 下列實驗可證實假設(shè)a、b、c不是產(chǎn)生Fe3+的主要原因。實驗可證實假設(shè)d成立。實驗:向硝酸酸化的溶液(pH2)中加入過量鐵粉,攪拌后靜置,不同時間取上層清液滴加KSCN溶液,3 min時溶液呈淺紅色,30 min 后溶液幾乎無色。 實驗:裝置如圖。其中甲溶液是,操作及現(xiàn)象是。 (3)根據(jù)實驗現(xiàn)象,結(jié)合方程式推測實驗中Fe3+濃度變化的原因: 。 答案:(1)加硝酸加熱溶解固體,再滴加稀鹽酸,產(chǎn)生白色沉淀Fe2+(2)2Fe3+Fe3Fe2+4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O加入KSCN溶液后產(chǎn)生白色沉淀0.05 mol·L-1 NaNO3FeSO4溶液分別取電池工作前與工作一段時間后左側(cè)燒杯中溶液,同時滴加KSCN溶液,后者紅色更深(3)溶液中存在反應(yīng):2Ag+FeFe2+2Ag,Ag+Fe2+Fe3+Ag,Fe+2Fe3+3Fe2+。反應(yīng)開始時,c(Ag+)大,以反應(yīng)、為主,c(Fe3+)增大。約30 min后,c(Ag+)小,以反應(yīng)為主,c(Fe3+)減小解析:(1)黑色固體是Fe與Ag的混合物,檢驗Ag可先用硝酸在加熱條件下溶解固體,再滴加稀鹽酸檢驗溶液中的Ag+即可。K3Fe(CN)6溶液可用于檢驗Fe2+,現(xiàn)象是產(chǎn)生藍(lán)色沉淀。(2)Fe和Fe3+可發(fā)生反應(yīng):Fe+2Fe3+3Fe2+。假設(shè)b:空氣中的O2可氧化Fe2+,反應(yīng)為4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O。假設(shè)d:取上層清液,滴加KSCN溶液產(chǎn)生白色沉淀,結(jié)合題給資料:Ag+與SCN-生成白色沉淀AgSCN,可判斷溶液中存在Ag+,Ag+可氧化Fe2+生成Fe3+。實驗:根據(jù)前后信息可知,所做實驗中加入物質(zhì)要與硝酸酸化的0.05 mol·L-1 AgNO3溶液(pH2)作對比,所以可以選用硝酸酸化的0.05 mol·L-1 NaNO3溶液(pH2)。實驗:利用帶鹽橋的原電池裝置使反應(yīng)Fe+2Ag+Fe2+2Ag發(fā)生,故左池中的甲溶液可為FeSO4溶液。相應(yīng)的操作及現(xiàn)象是:分別取電池工作前和工作一段時間后左側(cè)燒杯中溶液少許,同時向其中滴加KSCN溶液,后者紅色更深。(3)溶液中存在反應(yīng):2Ag+FeFe2+2Ag,Ag+Fe2+Ag+Fe3+,Fe+2Fe3+3Fe2+。反應(yīng)開始時,c(Ag+)大,以反應(yīng)、為主,c(Fe3+)增大。約30 min后,c(Ag+)小,以反應(yīng)為主,c(Fe3+)減小。