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专题十二 常见金属元素单质及其重要化合物2一、选择题(本题包括18小题，每小题只有一个选项符合题意，每小题3分，共54分)1从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限，之所以有先后，主要取决于 ()A金属的导电性强弱B金属在地壳中的含量多少C金属的化合价高低D金属的活动性大小解析：一般来说，越活泼的金属就越难冶炼，被人类开发利用的年限就越短。如Cu可以用C、CO等多种物质还原铜矿石冶炼得到，而Al需要用电解法才能冶炼得到，要困难得多。答案：D2下列有关铁元素的叙述中正确的是 ()A铁是较活泼的金属，它与卤素(X2)反应的生成物均为FeX3B氢氧化铁可以由相应的物质通过化合反应而制得C氢氧化铁与氢碘酸反应：Fe(OH)33HI=FeI33H2OD铁元素位于周期表中第4周期A族解析：A项：Fe与I2生成FeI2；B项：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3；C项：Fe3与I不共存，Fe3会氧化I生成I2和Fe2。答案：B 3最近科学家冶炼出了纯度高达99.999%的铁，据你推测，下列性质它不可能具有的是 ()A硬度比生铁低B在潮湿空气中放置不易生锈C在冷的浓硫酸中可钝化D与4molL1盐酸反应的速率比生铁快【解析】纯铁硬度比合金小，熔沸点比合金高，很难发生原电池反应，不易生锈，易钝化；生铁发生原电池反应比纯铁快。【答案】D4下列离子方程式中正确的是()A以石墨作电极电解氯化铝溶液：2Cl2H2O2OHH2Cl2B向Fe(NO3)2溶液中加入稀盐酸：3Fe24HNO=3Fe3NO2H2OC向硫酸氢钠稀溶液中滴加Ba(OH)2溶液恰好至中性：HSOBa2OH=BaSO4H2OD氢氧化镁与稀盐酸反应：OHH=H2O【解析】A项中的Al3会与电解所产生的OH结合生成Al(OH)3，故A不正确；C项，1mol Ba(OH)2与2mol NaHSO4恰好完全反应生成中性溶液，离子方程式为Ba22OH2HSO=BaSO42H2O；D项Mg(OH)2为难溶物质，不能写为离子形式。【答案】B5将氯化铁饱和溶液逐滴加入沸水中，可制得氢氧化铁胶体。为了除去其中所含的盐酸，得到较纯净的胶体，应采取的措施是()A加入NaOH溶液进行中和B加入AgNO3溶液反应后过滤C插入石墨电极，通入直流电进行电泳后再过滤D放入半透膜中并扎紧袋口，将其全部浸入蒸馏水中，并每隔一段时间，更换一次蒸馏水【解析】除去胶体中杂质离子的方法是渗析法，D对。【答案】D6将物质X逐渐加入(或通入)Y溶液中，生成沉淀的量与加入X的物质的量关系如图所示，符合图示情况的是()ABCDXCO2HClNaOHAlCl3YCa(OH)2NaAlO2AlCl3NaOH【解析】由图象可知生成沉淀和溶解沉淀消耗X的物质的量之比为31，A项11，B项13，C项31，D项初始加入无沉淀。【答案】C7元素X的单质、元素Y及X与Y形成的化合物能按如图所示的关系发生转化，则X为()AFeBCuCSDC【解析】从图示可看出X在形成的两种化合物XY2和XY3中有变价且相互转化均为化合反应，联系常见反应：2FeCl2Cl2=2FeCl3和2FeCl3Fe=3FeCl2容易查到X为Fe元素。【答案】A8下列叙述中，可以肯定是一种主族金属元素的是()A熔点低于100的一种金属B原子最外层有2个电子的一种金属C次外电子层上有8个电子的一种金属D除最外层，原子的其他电子层电子数目达到饱和的一种金属【解析】过渡元素最外层电子数一般都是12个，次外层子电子数一般都超过8个，且次外层可能是饱和的电子层结构，也可能是不饱和的电子层结构。熔点低于100的金属不一定是主族元素，如副族元素汞常温下的单质为液态。【答案】C9将amol的铁铜混合物投入到200mL 2mol/L的稀HNO3中，充分反应后金属无剩余，下列说法正确的是()A被还原的HNO3不可能是2a/3molB溶液中剩余的n(NO)(0.42a/3)molC溶液中不可能同时存在Fe2、Fe3、Cu2D被还原的硝酸为0.8amol时，则溶液中一定含有Fe2【解析】根据极限假设法得，若铁反应后全部转化为Fe2，则铁铜共失去2amol电子，被还原的HNO3为2a/3mol(硝酸的还原产物为NO)，此时剩余的n(NO)(0.42a/3)mol，当铁被氧化成Fe3后，被还原的硝酸多于2a/3mol，所以剩余的n(NO)(0.42a/3)mol；因0.8amol2a/3mol，故一定有Fe3生成，但无法确定铁是否全部转化为Fe3。【答案】B10铁和铁合金是生活中常用的材料，下列说法正确的是 ()A不锈钢是铁合金，只含金属元素B一定条件下，铁粉可与水蒸气反应C铁与盐酸反应，铁合金不与盐酸反应D在空气中，铁板比镀锌铁板更耐腐蚀解析：A项：铁合金中含有非金属元素C，B项：铁粉与水蒸气反应的方程式为3Fe4H2O(g)Fe3O44H2，C项：铁形成合金后其化学性质不变，铁合金中的铁仍然能与盐酸发生反应，D项：镀锌铁板中金属Zn比Fe活泼，若发生电化学腐蚀，铁被保护，锌被腐蚀。答案：B11用一定量的铁与足量的CuO制单质铜，有人设计了以下两种方案：FeH2CuCuOCuSO4Cu若按实验原则进行操作，则两者制得单质铜的量()A一样多 B多C多 D无法判断解析：1 mol Fe按方案能制得1 mol Cu，而1 mol Fe按方案只能得到1 mol H2，而根据H2还原CuO的实验过程可知：制得1 mol Cu消耗H2的量大于1 mol，故方案制得Cu的量少。答案：C12甲、乙、丙、丁分别是Al2(SO4)3、FeSO4、NaOH、BaCl2四种物质中的一种，若将丁溶液滴入乙溶液中，发现有白色沉淀生成，继续滴加沉淀消失，丁溶液滴入甲溶液时，无明显现象发生，据此可推断丙物质是 ()AAl2(SO4)3 BNaOHCBaCl2 DFeSO4解析：丁溶液滴入乙溶液中产生白色沉淀，继续滴加白色沉淀不断溶解并消失，说明丁为NaOH，乙为Al2(SO4)3。将NaOH滴入甲溶液中无明显现象，说明甲为BaCl2，故丙为FeSO4。答案：D13据报道，一种名叫“排毒基强离子排毒仪”的产品正在市场上热销。该仪器像一个普通电动脚盆，使用时往注满水的盆中放入双脚，加一些精盐，通电启动仪器，过了一段时间，盆中开始出现灰绿色、红褐色的絮状物质。下列说法不正确的是()A灰绿色、红褐色的絮状物质中含有Fe(OH)2和Fe(OH)3B此电动脚盆仪器的电极全是用惰性电极材料制成的C通电一段时间，有无色无味的气体产生D4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3为此过程中涉及的反应之一【解析】盆中的灰绿色絮状物质为Fe(OH)2，红褐色絮状物质为Fe(OH)3，由此说明电解精盐水时，阳极为铁电极，电解时，铁电极发生Fe2e=Fe2，Fe22OH=Fe(OH)2，阳极发生2H2O2e=H22OH。【答案】B14以惰性电极电解CuSO4溶液。一段时间后取出电极，加入9.8g Cu(OH)2后溶液与电解前相同，则电解时电路中流过的电子为()A0.1mol B0.2mol C0.3mol D0.4mol【解析】根据反应：2CuSO42H2O2CuO22H2SO4,2H2SO42Cu(OH)2=2CuSO44H2O，加入9.8g Cu(OH)2恰好能将生成的0.1mol H2SO4转化为0.1mol CuSO4和0.2mol H2O，要恢复原态，则还需电解0.1mol H2O，根据1mol H2SO42mol e，1mol H2O2mol e，电解时电路中流过的电子的物质的量为0.4mol。【答案】D15图是某同学设计的验证原电池和电解池的实验装置，下列有关说法不正确的是()A关闭S2、打开S1，试管内两极都有气泡产生B关闭S2、打开S1，一段时间后，发现左侧试管收集到的气体比右侧略多，则a为负极，b为正极C关闭S2、打开S1，一段时间后，用拇指堵住试管口移出烧杯，向试管内滴入酚酞，发现左侧试管内溶液变红色，则a为负极，b为正极D关闭S2、打开S1，一段时间后，再关闭S1、打开S2，电流计指针不会偏转【解析】关闭S2、打开S1，实质是电解NaCl溶液，阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2可知A选项正确；由于Cl2的溶解度大于H2，左侧试管收集的气体比右侧试管略多，左侧试管收集的气体应为H2，则a为负极，b为正极，B选项正确；左侧试管内滴入酚酞溶液变红色，说明有OH生成，则a为负极，b为正极，C选项正确；关闭S2、打开S1，一段时间后，两试管内分别收集到H2、Cl2，再关闭S1、打开S2，则组成燃料电池，负极：H22e=2H，正极：Cl22e=2Cl，故此时电流计指针会偏转，D选项不正确。【答案】D16有一无色溶液，可能含有K、Al3、Mg2、NH、Cl、SO、HCO、MnO中的几种。为确定其成分，做如下实验：取部分溶液，加入适量Na2O2固体，产生无色无味的气体和白色沉淀，再加入足量的NaOH溶液后白色沉淀部分溶解；另取部分溶液，加入HNO3酸化的Ba(NO3)2溶液，有白色沉淀产生。下列推断正确的是()A肯定有Al3、Mg2、NH、ClB肯定有Al3、Mg2、HCOC肯定有K、HCO、MnOD肯定有Al3、Mg2、SO【解析】因溶液无色，所以其中不含MnO，加入Na2O2后产生无色无味的气体，说明原溶液中不含NH，继续加入NaOH，沉淀只有部分溶解，所以其中既含有Mg2，又含有Al3，由实验可知原溶液中一定含有SO。【答案】D17将由NaOH、BaCl2、Al2(SO4)2三种固体组成的混合物溶于足量的水中，充分溶解，向混合物溶液中滴加1molL1的稀硫酸，加入稀硫酸的体积与生成沉淀的质量关系如图所示。下列有关判断不正确的是()AAB段发生反应的离子方程式为：Ba22OH2HSO=BaSO42H2OBBC发生反应的离子方程式为：HOH=H2OCD点表示的沉淀的化学式为Al(OH)3、BaSO4DE点表示的溶液呈中性【解析】CD段发生反应的离子方程式为：AlOHH2O=Al(OH)3，E点时Al(OH)3恰好完全溶解，此时溶液中有Al3，Al3水解呈酸性。【答案】D18等质量的三份铁a、b、c，分别加入足量的等量稀H2SO4中，a中同时加入适量CuSO4溶液，c中加入适量CH3COOK。下列各图中表示产生氢气总体积(V)与时间(t)的关系，其中可能正确的是 ()解析：铁与足量的稀H2SO4反应时，加入适量CuSO4溶液可形成铁铜原电池，加快铁与H2SO4的反应速率，但由于部分铁与CuSO4反应使得生成气体的量减少。加入适量CH3COOK，H2SO4与CH3COOK反应生成CH3COOH，CH3COOH为弱酸，使得铁与酸的反应速率减慢，由于酸过量，所以b和c产生的气体体积相等，A正确。答案：A第卷(非选择题，共46分)二、非选择题(本题包括4小题，共46分)19(8分)如图AJ均代表无机物或其水溶液，其中B、D、G是单质，B是地壳中含量最高的金属元素，G是气体，J是磁性材料，常温下H为无色液体。根据图示回答问题：(1)写出下列物质的化学式：A_，B_，E_，I_；(2)反应的离子方程式是_；反应的化学方程式是_；(3)J与盐酸反应的化学方程式是_；反应后的溶液与D反应的离子方程式是_。解析：B为地壳中含量最高的金属元素，故B为Al。由单质铝B单质DE可知该反应为铝热反应；则A为Fe2O3，D为Fe，E为Al2O3。根据铁与无色液体(H2O)在高温下反应可生成气体G和磁性材料J知该反应方程式表示为：3Fe4H2O(g)Fe3O44H2即J为Fe3O4，G为H2。由反应及F与I的转化条件判断，C为强碱溶液，F为NaAlO2，I为AlCl3。答案：(1)Fe2O3AlAl2O3AlCl3(2)2Al2OH2H2O=2AlO3H23Fe4H2O(g)Fe3O44H2(3)Fe3O48HCl=FeCl22FeCl34H2O2Fe3Fe=3Fe220(10分)废旧印刷电路板的回收利用可实现资源再生，并减少污染。废旧印刷电路板经粉碎分离，能得到非金属粉末和金属粉末。(1)下列处理印刷电路板非金属粉末的方法中，不符合环境保持理念的是_(填字母)。A热裂解形成燃油B露天焚烧C作为有机复合建筑材料的原料D直接填埋(2)用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜。已知：Cu(s)2H(aq)=Cu2(aq)H2(g)；H64.39 kJmol12H2O2(l)=2H2O(l)O2(g)；H196.46 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(l)；H285.84 kJmol1在H2SO4溶液中Cu与H2O2反应生成Cu2和H2O的热化学方程式为_。(3)控制其他条件相同，印刷电路板的金属粉末用10% H2O2和3.0 molL1 H2SO4的混合溶液处理，测得不同温度下铜的平均溶解速率(见下表)。温度()20304050607080铜平均溶解速率(103molL1min1)7.348.019.257.987.246.735.76当温度高于40时，铜的平均溶解速率随着反应温度升高而下降，其主要原因 是_。(4)在提纯后CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3和NaCl溶液，加热，生成CuCl沉淀。制备CuCl的离子方程式是_。解析：溶解Cu的化学方程式：Cu2HH2O2=Cu22H2O，由盖斯定律可得Cu(s)2H(aq)H2O2(l)=Cu2(aq)2H2O(l)；H64.39 kJmol1(196.46 kJmol1)(285.84 kJmol1)319.68 kJmol1，第(3)问中Cu的溶解速率在温度较高时随温度升高，其溶解速率反而减小，主要原因是温度偏高时，H2O2分解速率加快而导致H2O2浓度变小影响反应速率；第(4)问中Cu元素由2价变化至1价，是利用了SO的还原性。答案：(1)B、D(2)Cu(s)2H(aq)H2O2(l)=Cu2(aq)2H2O(l)；H319.68 kJmol1(3)H2O2的分解速率加快(4)2Cu2SO2ClH2O2CuClSO2H21(16分)有一包含碳酸钠杂质的碳酸氢钠样品。为了测定其纯度，某校课外学习小组在实验室做如下实验：(1)第一组同学称取样品m g置于坩埚中加热至恒重，根据质量减少来计算其纯度。为完成测定，以下图示中还缺少的仪器名称是_。为了减少实验误差，在加热至恒重的过程中应如何操作？若坩埚质量为m0。恒重后坩埚和残留物质量为m2 g，则计算碳酸氢钠样品纯度的计算式为w(NaHCO3)_100%。(2)第二组同学称取样品m g，设计了如下图所示的装置：装置中导管a的作用是_。实验结束时，该组同学在测量实验中生成气体体积时应注意哪些问题？第二组同学在实验中准确测得3个数据：实验前样品的质量m g，实验前后量液管中液面读数分别为V1 mL、V2 mL，由于欲计算碳酸氢钠样品纯度时发现少了一个必须的物理量是_。(3)分析上述两组实验方案，你认为哪组实验方案的误差会小些？为什么？(4)请你设计一种除上述实验原理以外的方案，写出反应方程式并简述实验步骤。解析：第一组同学利用碳酸氢钠受热易分解而碳酸钠受热不易分解的性质进行实验，灼烧样品所需的坩埚在取用时要用坩埚钳，为了减少实验误差，需要把灼烧后的样品放在干燥器中干燥；根据差量法即可求出碳酸氢钠的质量分数。第二组同学的实验依据碳酸钠和碳酸氢钠都和稀盐酸反应放出二氧化碳气体，通过气体的体积和样品的质量求碳酸氢钠的质量分数，因为实验环节少，所以误差也小。答案：(1)坩埚钳、干燥器加热后，放干燥器中冷却至室温后称置。重复操作，直到两次称量的质量差小于0.1 g。100%(2)使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，使分液漏斗中的稀盐酸能顺利滴下；滴入锥形瓶的稀盐酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀盐酸引起的二氧化碳气体体积误差待实验装置冷却后，上下移动量液管，使其中液面与广口瓶中液面相平；再将视线与量液管内的凹液面最低处相平来读取液体体积，即得到CO2在该状况时的体积。该条件下的气体摩尔体积(3)第二组较好