1、专题突破练10常见金属及其重要化合物一、选择题(本题包括10个小题,每题6分,共60分)1.(2019四川成都质检)化学与科技、工业生产与生活均密切相关。下列有关叙述正确的是()A.铝合金的大量使用归功于人们能使用焦炭从氧化铝中获得铝B.用热的纯碱溶液洗去油污,是因为Na2CO3可直接和油污反应C.本草经集注中关于鉴别硝石(KNO3)和朴硝(Na2SO4)的记载:“以火烧之,紫青烟起,乃真硝石也”,该方法应用了焰色反应D.明矾常用作漂白剂,因为明矾溶于水后,水解生成氢氧化铝胶体2.著名的“侯氏制碱法”主要反应原理是:NH3+CO2+H2O+NaClNaHCO3+NH4Cl。若实验室根据此原理制
2、备少量的Na2CO3,主要实验包括:制取NH3和CO2生成NaHCO3分离NaHCO3制取Na2CO3四个步骤。下列实验选用的主要仪器或主要步骤不正确的是()A.制取氨气,可选用B.分离NaHCO3,可选用C.制取Na2CO3,可选用D.制取NaHCO3时,应先在中通入CO2后再加入氨水3.(2019内蒙古赤峰调研)下列有关物质性质的叙述正确的是()A.向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液,溶液显红色B.Al(OH)3具有弱碱性,可用于制胃酸中和剂C.NaHCO3能与碱反应,可用作焙制糕点的膨松剂D.明矾溶液中加入过量NaOH溶液可形成Al(OH)3胶体4.(2019湖北武汉一模)用铁泥(主
3、要成分为Fe2O3、FeO和少量Fe)制备纳米Fe3O4的流程示意图如下:下列叙述错误的是()A.为提高步骤的反应速率,可采取搅拌、升温等措施B.步骤中,主要反应的离子方程式是2Fe3+Fe3Fe2+C.步骤中,反应完成后剩余的H2O2无需除去D.步骤中,“分离”包含的操作有过滤、洗涤5.(2019河南开封一模)CuSO4是一种重要的化工原料,其有关制备途径及性质如图所示。下列说法不正确的是()A.途径所用混酸中H2SO4与HNO3物质的量之比最好为32B.相对于途径,途径更好地体现了绿色化学思想C.Y可能是麦芽糖或葡萄糖D.1 mol CuSO4在1 100 时分解所得混合气体X中O2一定为
4、0.75 mol6.(2019湖北八校一模)下列根据实验操作和现象所得出的结论合理的是()实验操作实验现象结论A将硫酸酸化的过氧化氢滴入硝酸亚铁溶液溶液变黄色过氧化氢的氧化性比Fe3+强B先向盛有硫酸亚铁溶液的试管中加入氯水,然后滴加KSCN溶液滴加KSCN后溶液变为红色原硫酸亚铁溶液已被空气中的氧气氧化变质C向试管底部有少量铜的硝酸铜的溶液中加入稀硫酸铜粉逐渐溶解铜可与稀硫酸反应D向碳酸氢钠溶液中加入偏铝酸钠溶液有白色沉淀生成AlO2-结合H+的能力比CO32-强7.(2019江苏南京模拟)下列物质的转化在给定条件下能实现的是()A.Fe3O4(s)Fe(s)Fe(NO3)3(aq)B.Al
5、2O3AlCl3(aq)无水AlCl3C.Fe2O3(s)Fe(s)FeCl3(aq)D.CuSO4(aq)Cu(OH)2CuO8.(2019重庆一中月考)常温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是()A.0.1 molL-1H2SO4溶液:Mg2+、K+、Cl-、NO3-B.无色透明的溶液中:Al3+、Fe3+、NO3-、SCN-C.与Al反应能放H2的溶液中:Cu2+、NH4+、CO32-、Cl-D.0.1 molL-1的FeCl2溶液中:H+、Al3+、SO42-、ClO-9.下列图像与对应的叙述相符的是()A.图表示向KAl(SO4)2溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液B.图表示向N
6、aAlO2溶液中逐滴加入盐酸C.图表示向FeCl3溶液中加入锌粉D.图表示向NaOH溶液中通入CO210.某同学在实验室利用氢氧化钠、盐酸分离铁粉和铝粉的混合物,转化关系如下图所示。下列说法不正确的是()铁铝混合物A.x为NaOH溶液,y为盐酸B.ab发生的反应为AlO2-+H+H2OAl(OH)3C.按照本流程,x和y调换后也能达到实验目的D.b、c都既能与强酸又能与强碱反应二、非选择题(本题包括3个小题,共40分)11.(2019江苏溧水高中月考)(10分)碱式碳酸钠铝NaaAlb(OH)c(CO3)d可用作阻燃剂、抗酸剂等。其制备方法是:控制温度和pH,向NaHCO3稀溶液中加入Al(O
7、H)3,并搅拌,充分反应后过滤、洗涤、干燥,可得碱式碳酸钠铝。(1)碱式碳酸钠铝NaaAlb(OH)c(CO3)d中a、b、c、d之间的关系为。(2)碱式碳酸钠铝作为阻燃剂的可能原因:在分解过程中大量吸热;本身及产物无毒且不可燃;。(3)若pH过高,则对产品的影响是。(4)为确定碱式碳酸钠铝的组成,进行如下实验:准确称取2.880 g样品用足量稀硝酸溶解,得到CO20.448 L(已换算成标准状况下)。在所得溶液中加过量氨水,得到白色沉淀,经过滤、洗涤沉淀、充分灼烧得到1.02 g固体。加热至340 以上时样品迅速分解,得到金属氧化物、CO2和H2O。当样品分解完全时,样品的固体残留率为56.
8、9%,根据以上实验数据确定碱式碳酸钠铝的组成(写出计算过程)。12.(2019广东深圳一模)(15分)室温下,某同学进行CO2与Na2O2反应的探究实验,回答下列问题。(1)用下图装置制备纯净的CO2。丙装置的名称是,乙、丙装置中盛装的试剂分别是、。若CO2中混有HCl,则HCl与Na2O2反应的化学方程式为。(2)按照下面的装置图进行实验(夹持装置略)。先组装仪器,然后,再用注射器1抽取100 mL纯净的CO2,将其连接在K1处,注射器2的活塞推到底后连接在K2处,具支U形管中装入足量的Na2O2粉末与玻璃珠。打开止水夹K1、K2,向右推动注射器1的活塞,可观察到的现象是。实验过程中,需缓慢
9、推入CO2,其目的是,为达到相同目的,还可进行的操作是。(3)实验结束后,当注射器1的活塞推到底时,测得注射器2中气体体积为65 mL,则CO2的转化率是。13.(15分)细菌冶金是近年来新兴的绿色冶金工艺,它主要是应用细菌法溶浸贫矿、废矿、尾矿和炉渣等,以回收某些贵重有色金属和稀有金属,节约矿产资源,最大限度地利用矿藏的一种冶金方法。其中细菌治铜的生产流程为:(1)上述生产流程中有三步用到了同一种分离方法,实验室中不能用这种分离方法来分离液态胶体中分散质的原因是。(2)绿矾(FeSO47H2O)是一种良好的还原剂,也可用来制取治疗缺铁性贫血的药剂和食品调味剂。在保存绿矾时,必须。在溶液B中加
10、入适量(NH4)2(SO4)2固体,加热浓缩时,可以得到(NH4)2Fe(SO4)46H2O的原因是。(3)溶液B中一定含有的金属阳离子是。若在溶液A中加入少量铁屑只发生其中的一个反应,则此反应的平衡常数的表达式为。(4)写出黄铜矿中的CuSFeS在氧化亚铁硫杆菌作用下被空气氧化生成溶液A的离子方程式:。(5)氧化亚铜可用作船底防污漆,以杀死低级海生动物而保护船体,也可用作陶瓷和搪瓷的着色剂和红色玻璃的染色剂,氧化亚铜也是一种重要的半导体材料。请用浓的强碱溶液,根据反应2Cu+H2OCu2O+H2,设计出工业生产氧化亚铜的一种方法:(只要求画实验装置图,其他必要材料任选)。参考答案专题突破练1
11、0常见金属及其重要化合物1.C解析 一般来说,活泼金属用电解法冶炼,铝是活泼金属,所以采用电解法冶炼,A项错误;盐的水解反应是吸热反应,所以升高温度,促进盐的水解,溶液的碱性更强。因此用热的纯碱溶液可以洗去油污,并不是碳酸钠可与油污直接反应,B项错误;钾元素的焰色是紫色,所以“以火烧之,紫青烟起,乃真硝石也”,C项正确;明矾溶于水电离出的Al3+水解生成氢氧化铝胶体,胶体具有吸附性,因此明矾可以净水,但不能用作漂白剂,D项错误。2.D解析 实验室通常用NH4Cl与Ca(OH)2固体在加热的条件下反应制取氨气,需要选用以及其他仪器,A项正确;从溶液中分离出NaHCO3固体需要过滤,选用能够实现,
12、B项正确;制取Na2CO3是将NaHCO3加热使其分解,可选用,C项正确;制取NaHCO3是将生成的氨气和二氧化碳通入饱和氯化钠溶液中,应先在中通入氨气后再通入CO2,以增大CO2的溶解量,D项不正确。3.B解析 FeCl2溶液中有Fe2+,与NH4SCN溶液混合不显红色,A项错误;Al(OH)3具有弱碱性,能中和胃酸又不伤害人体组织细胞,B项正确;碳酸氢钠不稳定受热易分解生成二氧化碳,所以可做焙制糕点的膨松剂,C项错误;明矾溶液与过量NaOH溶液反应生成AlO2-,不会形成Al(OH)3胶体,D项错误。4.C解析 铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO和少量Fe)与稀盐酸反应得到的滤液A溶质为氯
13、化铁、氯化亚铁及过量的稀盐酸,加入铁粉发生反应2Fe3+Fe3Fe2+,过滤除去过量的铁,滤液B的溶质为氯化亚铁,加入氢氧化钠溶液,生成Fe(OH)2浊液,向浊液中加入双氧水,双氧水将Fe(OH)2浊液氧化成浊液D,反应完成后需再加热一段时间除去剩余的H2O2,浊液D与滤液B加热搅拌发生反应制得Fe3O4,经过滤、洗涤、干燥得产品Fe3O4,据此分析解答。搅拌、适当升高温度可提高铁泥与盐酸的反应速率,A项正确;滤液A的溶质为氯化铁、氯化亚铁、过量的稀盐酸,加入铁粉还原Fe3+,即主要的离子反应为2Fe3+Fe3Fe2+,B项正确;步骤中,浊液C中的氢氧化亚铁被过氧化氢氧化成浊液D,为了提高Fe
14、3O4的产率需要控制浊液D与滤液B中Fe2+的比例,为防止滤液B中Fe2+在步骤中被H2O2氧化,步骤中反应完成后需再加热一段时间除去剩余的H2O2,C项错误;步骤是浊液D与滤液B加热搅拌发生反应制得Fe3O4,使Fe3O4分离出来需经过过滤、洗涤、干燥,D项正确。5.D解析 途径反应的实质为3Cu+8H+2NO3-3Cu2+2NO+4H2O,产生2mol的NO消耗2mol硝酸,则同时提供2mol的H+,所以8mol的H+中硫酸提供6molH+,这样消耗硫酸最少,消耗3molH2SO4,混酸中H2SO4与HNO3物质的量之比最好为32,A正确;途径中发生反应2Cu+O22CuO、CuO+H2S
15、O4CuSO4+H2O,没有生成有毒气体,而铜与浓硫酸或硝酸反应都会生成有毒气体,故B正确;向CuSO4溶液中加入过量的NaOH溶液生成Cu(OH)2悬浊液,再加入含有醛基的物质,如葡萄糖、醛类等,并加热煮沸,就会发生氧化还原反应生成砖红色Cu2O沉淀,因此Y可以是葡萄糖或麦芽糖,故C正确;CuSO4在1100分解反应为4CuSO42Cu2O+4SO2+3O2,所得混合气体X含SO2和O2,其中存在可逆反应2SO2+O22SO3,所以O2不一定为0.75mol,故D错误。6.D解析 在酸性条件下,H+与NO3-结合相当于硝酸,硝酸也具有强氧化性,从实验角度看,两种氧化剂都可以氧化亚铁离子,不能
16、得出过氧化氢的氧化性比Fe3+强的结论,A项错误;氯水可氧化亚铁离子,由题给现象不能说明原FeSO4溶液已被空气中的氧气氧化变质,B项错误;铜与稀硫酸不反应,酸性条件下Cu、硝酸根离子发生氧化还原反应,则铜粉逐渐溶解,C项错误;碳酸氢钠与偏铝酸钠反应的化学方程式为NaHCO3+NaAlO2+H2ONa2CO3+Al(OH)3,说明AlO2-结合H+的能力比CO32-强,D项正确。7.A解析 四氧化三铁和铝高温条件下发生铝热反应生成铁和氧化铝,铁和足量的硝酸反应生成硝酸铁,能一步实现,A项正确;Al2O3+6HCl2AlCl3+3H2O,加热AlCl3溶液过程中因HCl气体挥发,AlCl3的水解
17、平衡AlCl3+3H2OAl(OH)3+3HCl向正反应方向移动,蒸干灼热后得到Al2O3,无法得到无水AlCl3,B项错误;Fe与盐酸反应生成FeCl2而不会生成FeCl3,C项错误;CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH2OH(CHOH)4COONa+Cu2O+3H2O,不能得到CuO,D项错误。8.A解析 A项中离子与H2SO4不发生反应,该组离子之间也不反应,所以该组离子在H2SO4溶液中能大量共存,A项正确;Fe3+在水溶液中呈黄色,与无色透明溶液的条件不符,B项错误;与Al反应能放H2的溶液为非氧化性酸或强碱溶液,碱溶液中不能大量存在Cu2+、NH4+,酸溶
18、液中不能大量存在CO32-,C项错误;Fe2+具有还原性,ClO-在酸性条件下具有强氧化性,两者之间会发生氧化还原反应而不能大量共存,D项错误。9.C解析 向KAl(SO4)2溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液,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(此时生成沉淀的物质的量逐渐减少),最后Al(OH)3完全溶解,只剩余BaSO4沉淀。因此先生成沉淀至Al3+沉淀完毕,后沉淀减少,最后不变,A项错误;向NaAlO2溶液中逐滴加入盐酸,先生成沉淀,后沉淀完全溶解,B项错误;向FeCl3溶液中加入锌粉,发生的反应为2Fe3+Zn2Fe2+Zn2+,
19、Zn+Fe2+Fe+Zn2+,C项正确;向NaOH溶液通入CO2,发生的反应为2OH-+CO2CO32-+H2O,CO32-+CO2+H2O2HCO3-,当溶液里OH-完全反应时所得溶液中CO32-的物质的量为原OH-的物质的量的12,D项错误。10.C解析 根据转化关系,加入试剂x得到溶液和Fe,利用的是Al能与NaOH溶液反应,Fe不与NaOH溶液反应,因此试剂x为NaOH溶液,即a的主要成分是NaAlO2,根据转化关系,试剂y应为盐酸,发生反应AlO2-+H+H2OAl(OH)3,然后氢氧化铝受热分解成Al2O3,最后通过电解的方法得到金属Al。根据上述分析,x为NaOH溶液,y为盐酸,
20、故A项正确;ab的反应是AlO2-+H+H2OAl(OH)3,故B项正确;如果x和y互换,a为FeCl2和AlCl3,加入NaOH溶液,则得到Fe(OH)2和Al(OH)3沉淀,按照流程无法得到金属铝,故C项错误;b和c分别是Al(OH)3和Al2O3,都属于两性化合物,既能与强酸反应,又能与强碱反应,故D项正确。11.答案 (1)a+3b=c+2d(2)产生阻燃性气体CO2、H2O(3)pH过高会使碱式碳酸钠铝转化为NaAlO2(4)NaAl(OH)2CO3解析 (1)碱式碳酸钠铝NaaAlb(OH)c(CO3)d中,各元素化合价代数和为0,所以a+3b-c-2d=0,则a+3b=c+2d。
21、(2)碱式碳酸钠铝作为阻燃剂的可能原因:在分解过程中大量吸热;本身及产物无毒且不可燃;同时产生不支持燃烧的二氧化碳和水。(3)pH过高,碱性强不会生成氢氧化铝,而产生偏铝酸盐,所以pH过高对产品的影响是会使碱式碳酸钠铝转化为NaAlO2。(4)因为n(CO2)=0.448L22.4Lmol-1=0.02mol,所以n(H2O)=2.880g(1-56.9%)-0.02mol44gmol-118gmol-10.02mol,则根据氢原子守恒,n(OH-)=0.04mol,1.02g固体为氧化铝,n(Al3+)=21.02g102gmol-1=0.02mol,所以bcd=121,根据电荷守恒a+0.
22、023=0.022+0.022,所以n(Na+)=0.02mol,所以abcd=1121,所以碱式碳酸铝的化学组成为NaAl(OH)2CO3。12.答案 (1)球形干燥管饱和NaHCO3溶液CaCl2或P2O52Na2O2+4HCl4NaCl+2H2O+O2(2)检查装置气密性U形管中的淡黄色粉末逐渐变浅,注射器2的活塞向右移动使反应进行得更充分多次往返推动注射器1和2的活塞(3)70%解析 (1)丙装置的名称是球形干燥管。乙中装的是饱和NaHCO3溶液,用于除去二氧化碳中的HCl,丙装置中盛装的是CaCl2或P2O5,用来干燥二氧化碳气体。若CO2中混有HCl,则HCl与Na2O2反应的化学
23、方程式为2Na2O2+4HCl4NaCl+2H2O+O2。(2)先组装仪器,然后检查装置的气密性,再用注射器1抽取100mL纯净的CO2,将其连接在K1处,将注射器2的活塞推到底后连接在K2处,具支U形管中装入足量的Na2O2粉末与玻璃珠。二氧化碳与过氧化钠反应生成碳酸钠和氧气,则U形管中的过氧化钠淡黄色粉末逐渐变浅,生成的氧气进入注射器2中,所以注射器2的活塞向右移动。实验过程中,需缓慢推入CO2,其目的是使反应进行得更充分,为达到相同目的,还可进行的操作是多次往返推动注射器1和2的活塞。(3)2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2V(减小)2170mL100mL-65mL=35mL则C
24、O2的转化率是70mL100mL100%=70%。13.答案 (1)胶体的分散质(或胶体粒子)能透过滤纸(2)密封保存,防止被空气中氧气氧化相同温度下,硫酸亚铁铵在水中的溶解度比FeSO4和(NH4)2SO4的溶解度小(3)Fe2+K=c3(Fe2+)c2(Fe3+)(4)4CuSFeS+17O2+4H+4Cu2+4Fe3+8SO42-+2H2O(5)(阴极材料合理即可)解析 (1)题给生产流程中有三步用到了同一种分离方法是过滤,胶体分散质粒子能通过滤纸,所以不能用过滤法来分离液态胶体中的分散质;(2)绿矾是一种良好的还原剂,易被氧化,所以保存绿矾时必须密封保存,防止被空气中的氧气氧化;相同温
25、度下,硫酸亚铁铵在水中的溶解度比FeSO4和(NH4)2SO4的溶解度小,所以在溶液B中加入适量(NH4)2SO4固体,加热浓缩时,可以得到(NH4)2Fe(SO4)26H2O;(3)溶液A中的Fe3+、Cu2+都能与铁屑反应生成Fe2+,所以加入足量铁粉后溶液中一定含有的金属阳离子是Fe2+;氧化性Fe3+Cu2+,加入少量铁屑只发生Fe和Fe3+的反应,平衡常数的表达式为K=c3(Fe2+)c2(Fe3+);(4)CuSFeS在氧化亚铁硫杆菌作用下被空气中的氧气氧化生成Fe3+、Cu2+和SO42-,反应的离子方程式为4CuSFeS+17O2+4H+4Cu2+4Fe3+8SO42-+2H2O;(5)根据反应2Cu+H2OCu2O+H2,铜失电子发生氧化反应,可用电解法制备氧化亚铜,铜作阳极,因此可设计工业生产氧化亚铜的装置图是11
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