1、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 通常显正价答案 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
2、。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.(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.NH3 NO HNO3答案 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
3、件下反应生成 CaSiO3,正确;D 项,NO 与 H2O不反应,错误。3.一定条件下,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.NaHCO3答案 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。24
4、.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)3B.FeCl3C.COD.Na2CO3答案 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、Na 2CO3、NaHCO 3、CO 2时符合图示转化。5.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,则下列选项正确的是( )A.原合金质量为 0.92 gB.标准
5、状况下产生氢气 896 mLC.图中 V2为 60 mLD.图中 m 值为 1.56答案 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+HCl NaCl+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,0.021-1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
6、.02 mol,由 NaAlO2 + 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
7、.06 mol HCl,其溶液体积为 60 mL,3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.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
8、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 Cl2中燃烧 都是转移 2 mol电子答案 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 Fe(OH)3,C 正确。1 mol Na 2O2固体与水反应转移 1 mol 电子,1 mol Fe 在足
9、量 Cl2中燃烧转移 3 mol 电子,D 错误。7.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答案 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
10、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),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.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( )4A.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
11、、纯碱、石英、玻璃都属于盐,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 均是还原产物答案 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。黄铜矿(CuFeS 2)与 O2反应,铜由+2 价降为+1 价被还原得到 Cu2S、氧由 0 价
12、降至-2 价得到 FeO,所以Cu2S、FeO 均是还原产物,D 正确。二、非选择题(包括 3 个小题,共 52 分)9.(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
13、种金属单质时,请写出反应和可能的离子方程式: ; 。 答案(1)Al 2O3+6H+ 2Al3+3H2OAl2O3+2OH- 2Al +H2O-2(2)2NaCl(熔融) 2Na+Cl22NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl 25(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),Al2O3与 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-2 -2
14、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-2解饱和 NaCl 溶液生成 NaOH、H 2、Cl 2,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),FeCl3与 Fe 反应生成 FeCl2(反应),Fe 可与 Cl2反应生成 FeCl3(反应)。10.(2018 全国,26)(18 分)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家,一种以闪锌矿(ZnS,含有SiO2
15、和少量 FeS、CdS、PbS 杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示:相关金属离子 c0(Mn+)=0.1 molL-1形成氢氧化物沉淀的 pH 范围如下:金属离子 Fe3+ Fe2+ Zn2+ Cd2+开始沉淀的 pH 1.5 6.3 6.2 7.4沉淀完全的 pH 2.8 8.3 8.2 9.4回答下列问题:(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为 。 (2)滤渣 1 的主要成分除 SiO2外还有 ;氧化除杂工序中 ZnO 的作用是 。若不通入氧气,其后果是 。 (3)溶液中的 Cd2+可用锌粉除去,还原除杂工序中反应的离子方程式为 。 (4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时,阴极的电极反应式为
16、;沉积锌后的电解液可返回 工序继续使用。 答案(1)ZnS+ O2 ZnO+SO232(2)PbSO4 调节溶液的 pH 无法除去杂质 Fe2+(3)Cd2+Zn Cd+Zn2+(4)Zn2+2e- Zn 溶浸解析根据制备流程,焙烧过程中 ZnS 转化成 ZnO 和 SO2,相关化学方程式为 ZnS+ O2 ZnO+SO2或322ZnS+3O2 2ZnO+2SO2,同时杂质 FeS、CdS、PbS 转化成 SO2和相应的金属氧化物。加稀硫酸溶浸可将 PbO 转化成 PbSO4沉淀除去,同时除去不溶的 SiO2。根据表格中相关金属离子形成氢氧化物沉淀的 pH 范围,氧化除杂过程通入氧气的目的是将
17、 Fe2+转化成 Fe3+,最终转化为 Fe(OH)3除去,加入ZnO 的目的是调节溶液的 pH,有利于沉淀 Fe3+。还原除杂是用 Zn 还原 Cd2+从而除去 Cd,相关的化学方程式为 Cd2+Zn Cd+Zn2+。电解硫酸锌溶液制备单质锌时,阴极 Zn2+得电子生成 Zn,电极反应式6为 Zn2+2e- Zn;阳极水电离出的 OH-失电子生成 O2,同时生成硫酸,所以沉积锌后的电解液可返回溶浸工序继续使用。11.(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
18、以氢氧化物形式沉淀时溶液的 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 。 答案(1)适当升高温
19、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+Cu Cu2+2Fe2+(4)Fe(OH)3 3.7 x4.0 5.2 y5.4(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:Cu2O+H2SO4 Cu+CuSO4+H2O;Al2
20、O3+3H2SO4 Al2(SO4)3+3H2O;Fe2O3+3H2SO4 Fe2(SO4)3+3H2O;Fe2(SO4)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:2Fe3+Cu Cu2+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7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。
