全程学习方略学高中化学 第4课 材料家族中的元素专题强化训练 鲁科版必修1.doc

材料家族中的元素专 (45分钟100分)一、选择题(本题包括15小题,每小题4分,共60分)1.(2015贵阳高一检测)下列说法不正确的是()a.硅主要以氧化物、硅酸盐的形式存在于自然界中b.青铜是我国使用最早的合金,钢是用量最大、用途最广泛的合金c.硫酸铜可用作游泳池及环境的消毒剂d.玻璃纤维和光导纤维都是硅酸盐材料【解析】选d。硅在自然界中均以化合态形式存在,a项正确;硫酸铜具有杀菌和消毒功能,可用来作游泳池和环境的消毒剂,c项正确;光导纤维的主要成分为sio2,不属于硅酸盐,d项错误。2.(2015洛阳高一检测)下列叙述正确的是()a.碳纤维增强复合材料可用于人体组织中韧带的制作b.钢化玻璃是新型无机非金属材料c.银、铜、铁都是有色金属材料d.钢筋混凝土就是钢筋和混凝土的合成材料【解析】选a。钢化玻璃是普通玻璃熔化后急速冷却而成的,成分与普通玻璃完全相同,仍属传统无机非金属材料;铁为黑色金属材料,银、铜皆为有色金属材料;钢筋混凝土是钢筋与水泥沙浆凝固后形成的建筑构件,而非合成材料。3.(2015惠州高一检测)下列溶液中通入过量co2气体,最终没有沉淀的是()a.na2sio3溶液b.ca(oh)2溶液c.饱和na2co3溶液d.naal(oh)4溶液【解析】选b。硅酸钠可以和碳酸反应生成碳酸钠和硅酸,硅酸是白色不溶于水的沉淀,故a不符合题意;过量的二氧化碳可以和强碱氢氧化钙反应生成碳酸氢钙,是一种易溶于水的盐,故b符合题意;碳酸钠与二氧化碳和水反应生成溶解度较小的nahco3而析出,故c不符合题意;碳酸酸性大于四羟基合铝酸,将二氧化碳通到四羟基合铝酸钠的溶液中,会产生氢氧化铝白色沉淀,故d不符合题意。4.(2015南昌高一检测)下列金属用途与性质不相对应的是()a.用铜做电线是由于其导电性良好b.用钨做灯丝是因为其熔点高c.铁制品表面镀铬是由于铬硬且不易被氧化d.用铝制炊具是因为铝的熔点比铁高【解析】选d。铜是硬度较小的紫红色金属,有良好的延展性、导电性和导热性,可用铜做电线。钨是熔点最高的金属,适合做灯丝。铬是较硬的金属,铁制品表面镀铬是由于铬硬且不易被氧化。只有d不正确。5.(2015三明高一检测)下列叙述正确的是()a.高温下二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳,说明硅酸(h2sio3)的酸性比碳酸强b.陶瓷、玻璃、水泥容器都能贮存氢氟酸c.石灰抹墙、水泥砌墙的硬化过程原理相同d.玻璃熔炉中出来的气体的主要成分是二氧化碳【解析】选d。二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳,不能说明硅酸的酸性比碳酸强;陶瓷、玻璃的成分都含有二氧化硅,可与氢氟酸反应;石灰抹墙是利用氢氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙的原理,水泥砌墙是利用水泥具有水硬性;玻璃熔炉中二氧化硅分别与碳酸钙、碳酸钠反应都可生成二氧化碳气体。6.工业上常用纯净石英砂与c在高温下发生反应制造粗硅,粗硅中含有sic,其中si和sic的物质的量之比为11。下列说法正确的是()a.sic是一种传统的无机非金属材料b.制造粗硅时的反应为2sio2+5csi+sic+4coc.可以用浓naoh溶液洗去粗硅中的sicd.纯净的石英砂只能用于制造光导纤维【解析】选b。sic是一种新型无机非金属材料,选项a错;粗硅中含有sic,其中si和sic的物质的量之比为11,根据元素的原子个数守恒,可将题述信息转化为如下反应:2sio2+5csi+sic+4co,选项b正确;si也能溶解在naoh溶液中,因此不能用来除去sic,选项c错误;纯净的sio2还可用于制造光学玻璃等,选项d错误。7.(2015黄冈高一检测)将一定量mg、al合金溶于1 moll-1的hcl溶液中,进而向所得溶液中滴加1 moll-1的naoh溶液,产生沉淀的物质的量(mol)与滴加的naoh溶液体积(ml)的图示如图。下列分析的结论中正确的是()a.溶解“一定量mg、al合金”的hcl溶液的体积小于80 mlb.由题中数据,无法求出实验中产生h2的物质的量c.无法确定mg、al合金中n(mg)/n(al)的最大值d.欲求出a的取值范围尚缺少一个条件【解析】选b。根据题中图示可知,首先发生的反应是中和过量的酸:h+oh-h2o,然后是沉淀两种金属离子:mg2+2oh-mg(oh)2、al3+3oh-al(oh)3,最后是al(oh)3的溶解:al(oh)3+oh-al(oh)4-,从横坐标80 ml到90 ml这段可以求出nal(oh)3=0.01 mol,则n(al)=nal(oh)3=0.01 mol,所以沉淀al3+需要的oh-为0.03 mol,即所需naoh溶液的体积为30 ml,镁离子和铝离子沉淀完全消耗的碱的体积为(80-a)ml,若假设盐酸不剩,则沉淀mg2+需要naoh溶液的体积最大值为50 ml,求出n(mg)的最大值为0.025 mol,所以该合金中镁铝两元素物质的量之比的最大值为2.5,故c错误;0.01 mol的金属铝消耗盐酸为0.03 mol,当金属镁的最大物质的量为0.025 mol时,消耗盐酸的最大量是0.05 mol,所以溶解金属镁、铝所需hcl溶液的体积小于或等于80 ml,故a错误;金属镁的量不确定,无法判断生成氢气的量的多少,故b正确;假设盐酸溶解金属后不剩,这种情况下,酸恰好与合金反应完全,即a=0,通过极值法,当合金中完全是铝时,因为沉淀al3+需要naoh溶液的体积为30 ml,从图可知,中和过量的酸所消耗的碱液体积最大为50 ml,但是假设不成立,最大值是不存在的,所以a取值范围为0a50,故d错误。8.(2015徐州高一检测)要从含al3+、fe3+、ba2+、ag+的溶液中分别沉淀出fe3+、ba2+、ag+,加入试剂的顺序正确的是()a.盐酸、稀硫酸、naoh溶液b.naoh溶液、盐酸、稀硫酸c.盐酸、稀硫酸、氨水d.盐酸、氨水、稀硫酸【解析】选a。要使离子依次沉淀,必须满足每加一种试剂只沉淀一种离子。cl-只与ag+反应,so42-可与ba2+、ag+反应,而naoh或nh3h2o可与al3+、fe3+、ag+反应,但过量的naoh可将al(oh)3溶解,所以试剂加入顺序应为盐酸稀硫酸过量naoh溶液。9.(2015大连高一检测)铝土矿的主要成分为氧化铝、氧化铁和二氧化硅,工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝:下列说法中错误的是()a.中除加试剂外,还需要进行过滤操作b.a、b中铝元素的化合价相同c.中需要通入过量的氨气d.进行的操作是加热,而且d一定是氧化铝【解析】选c。反应后的体系中含有二氧化硅,需要过滤除去,反应后的体系中有氢氧化铁沉淀,需要过滤除去,a正确;a、b中铝元素分别以alcl3和naal(oh)4形式存在,其中铝的化合价都是+3价,b正确;由naal(oh)4制备氢氧化铝需要通入过量二氧化碳,c错误;由氢氧化铝制备氧化铝,加热即可,d正确。10.(双选)某溶液中加入铝粉,有h2放出。在该溶液中可能大量共存的离子组是()a.k+、mg2+、cl-、so42-b.na+、nh4+、so42-、hco3-c.na+、ba2+、no3-、cl-d.k+、na+、al3+、al(oh)4-【解析】选a、c。加入铝粉,有h2放出,该溶液可能为酸溶液,也可能为强碱溶液。a项,可以在酸溶液中共存;c项可以在碱溶液中共存,因为硝酸与铝反应不产生氢气;b项,hco3-既不能与h+共存,也不能与oh-共存;d项,al3+和al(oh)4-不能共存。11.(2015济南高一检测)下列叙述不正确的是()a.向alcl3溶液中滴加氨水,产生白色沉淀;再加入nahso4溶液,沉淀溶解b.在cu(no3)2溶液中加入铜粉,铜粉不溶解;再加入稀硫酸溶液,铜粉溶解c.用如图所示的装置可以测定黄铜(cu zn合金)中zn的含量d.在fecl3溶液中加入kscn溶液,溶液变红,加入足量铁粉充分振荡,溶液红色褪去【解析】选c。alcl3与氨水生成al(oh)3沉淀,加入的nahso4溶液能电离出氢离子,显酸性,al(oh)3与氢离子反应沉淀溶解,a项正确;cu(no3)2溶液中加入稀硫酸,铜在酸性条件下能被硝酸根离子氧化,所以能溶解,b项正确;稀硝酸与zn、cu均能反应生成气体,且集气装置错误,应该“短进长出”,c项错误;铁粉能与fe3+反应,使其浓度变小,所以溶液红色逐渐褪去,d项正确。12.(2014重庆高考)下列实验可实现鉴别目的的是()a.用koh溶液鉴别so3(g)和so2b.用湿润的碘化钾淀粉试纸鉴别br2(g)和no2c.用co2鉴别naalo2溶液和ch3coona溶液d.用bacl2溶液鉴别agno3溶液和k2so4溶液【解析】选c。氢氧化钾与二氧化硫和三氧化硫都能反应,而且都没有明显的实验现象,因此不能用氢氧化钾溶液鉴别;br2和no2都能将i-氧化为i2,因此不能用碘化钾淀粉试纸鉴别它们;二氧化碳与naalo2溶液反应生成al(oh)3沉淀,与ch3coona不反应;agno3、k2so4与bacl2都能形成白色沉淀,即不能用bacl2溶液鉴别。【易错提醒】本题容易判断出错的是d项,判断时往往只注重钡离子与硫酸根的反应而忽略了氯离子与银离子的反应。氯离子与银离子反应也生成白色沉淀,因此用氯化钡溶液无法区分agno3溶液和k2so4溶液。13.(2015淄博高一检测)美、德两国成功合成具有化学特性的氢铝化合物(alh3)n,下列关于氢铝化合物的推测不正确的是()a.氢铝化合物与水反应生成氢氧化铝和氢气b.氢铝化合物中铝显+3价,氢显-1价c.铝与水蒸气在高温下反应可生成氢铝化合物d.氢铝化合物具有强还原性【解析】选c。由化合物中元素正负化合价代数和为零,并结合h、al原子结构特点可知氢铝化合物中al为+3价、h为-1价;该化合物中氢元素处于最低价态,具有强还原性,可与水发生氧化还原反应生成氢气,同时生成氢氧化铝。14.(2015长春高一检测)镁、铝、铁三种金属单质中的两种组成的混合物共6 g,与足量的稀盐酸反应,产生标准状况下的氢气2.8 l,由此可判断混合物中必定含有()a.feb.mgc.ald.无法判断【解析】选a。此题可用极值法解答:假设6 g金属全部是mg、al或fe,则mgh20.25 mol 0.25 mol产生氢气的体积是0.25 mol22.4 lmol-1=5.6 l;al1.5h20.22 mol 0.33 mol产生氢气的体积是0.33 mol22.4 lmol-1=7.392 l;feh20.11 mol 0.11 mol产生氢气的体积是0.11 mol22.4 lmol-1=2.464 l;所以金属应该是铁和铝或者是铁和镁的混合物。【方法规律】极值法在化学计算中的应用(1)极值法的含义。极值法是把研究的对象或变化过程假设成某种理想的极限状态进行分析、推理、判断的一种思维方法;是将题设构造为问题的两个极端,然后依据有关化学知识确定所需反应物或生成物的量的解题方法。极值法的特点是“抓两端,定中间”。运用此法解题的优点是将某些复杂的、难于分析清楚的化学问题(如某些混合物的计算、平行反应计算和讨论型计算等)变得单一化、极端化和简单化,使解题过程简洁,解题思路清晰,把问题化繁为简,化难为易,从而提高了解题效率。(2)极值法解题的三个基本思路。把可逆反应假设成向左或向右进行的完全反应。把混合物假设成纯净物。把平行反应分别假设成单一反应。15.将足量的co2不断通入koh、ba(oh)2、kal(oh)4的混合溶液中,生成沉淀的物质的量与所通入co2的体积关系如图所示。下列关于整个反应过程中的叙述不正确的是()a.oa段反应的化学方程式是ba(oh)2+co2baco3+h2ob.ab段与cd段所发生的反应相同c.de段沉淀减少是由于baco3固体消失d.bc段反应的离子方程式是2al(oh)4-+co22al(oh)3+co32-+h2o【解析】选b。co2优先于ba(oh)2反应(图象中oa段),然后与koh反应(图象中ab)段,接着与kal(oh)4反应(图象中bc段),再与k2co3反应(图象中cd段),最后与baco3反应(图象中de段)。二、非选择题(本题包括3小题,共40分)16.(13分)(2015大连高一检测)白炭黑(sio2h2o)广泛用于橡胶、涂料、印刷等行业,可用蛇纹石主要成分为mg6(si4o10)(oh)8来制取,其主要工艺流程如下:(1)蛇纹石用氧化物形式可表示为 。(2)碱浸时,为提高其中硅酸盐的浸取率,除采用合适的液固比和循环浸取外,还可采用的方法有 ; 。(任举两种)(3)过滤1得到的滤液的主要成分是 。(4)滤液与盐酸反应的主要离子方程式为 _。(5)洗涤时,如何证明产品已洗涤干净: _。【解析】(1)书写氧化物一般先写金属氧化物,再写二氧化硅,最后写水。(2)浸取的目的是将蛇纹石转化成可溶性硅酸盐。提高浸取率,可以从是否充分反应、充分接触等角度考虑。(3)碱浸后,溶液中含有可溶的硅酸钠,以及剩余的naoh溶液。(4)na2sio3与盐酸反应的离子方程式为sio32-+2h+h2sio3。(5)从流程图可知,h2sio3是从nacl溶液中分离出来的,表面沾有na+和cl-,所以只要检验最后一次洗涤液中是否含有na+或cl-即可。答案:(1)6mgo4sio24h2o(2)升高碱液温度并搅拌将矿石粉碎(3)na2sio3、naoh (4)sio32-+2h+h2sio3、h+oh-h2o(5)取少许最后一次洗涤液,滴入12滴agno3溶液,若不出现白色沉淀,表示已洗涤干净【互动探究】(1)白炭黑和蛇纹石都属于硅酸盐吗?提示:白炭黑属于硅的氧化物,不是硅酸盐;蛇纹石属于硅酸盐。(2)若将足量二氧化碳气体通入滤液也可以得到相同的沉淀,试写出发生反应的离子方程式。提示:滤液的成分是硅酸钠和naoh溶液,通入足量二氧化碳后反应生成硅酸沉淀和nahco3,有关的离子方程式为sio32-+2co2+2h2oh2sio3+2hco3-,co2+oh-hco3-。17.(13分)(2014广东高考改编)石墨在材料领域有重要应用。某初级石墨中含sio2(7.8%)、al2o3(5.1%)、fe2o3(3.1%)和mgo(0.5%)等杂质,设计的提纯与综合利用工艺如下:(注:sicl4的沸点为57.6,金属氯化物的沸点均高于150)(1)向反应器中通入cl2前,需通一段时间n2,主要目的是 _。(2)高温反应后,石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物。气体中的碳氧化物主要为,由气体中某物质得到水玻璃的化学反应方程式为 。(3)步骤为搅拌、。所得溶液中的阴离子除ch3coo-之外还有。(4)已知既溶于强酸也溶于强碱,则100 kg初级石墨最多可获得的质量为kg。【解析】(1)向反应器中通入cl2前,需通一段时间n2,主要目的是排出容器内空气,防止空气中的氧气影响杂质的氯化。(2)由sio2+2csi+2co,气体中的碳氧化物主要为co;气体的成分有sicl4、alcl3、fecl3、mgcl2,根据sicl4的沸点为57.6,金属氯化物的沸点均高于150,在80冷凝,得气体含sicl4,得到水玻璃的化学反应方程式为sicl4+6naohna2sio3+4nacl+3h2o。(3)固体中含alcl3、fecl3、mgcl2,步骤为搅拌、静置、过滤,目的是除去fecl3、mgcl2与naoh生成fe(oh)3和mg(oh)2,并生成含naal(oh)4的溶液,溶液显碱性,故溶液中的阴离子还有cl-、oh-。(4)由题意可知为al(oh)3,由铝元素守恒,可知其质量为1005.1%102278=7.8(kg)。答案:(1)排出容器内空气,防止空气中的氧气影响杂质的氯化(2)cosicl4+6naohna2sio3+4nacl+3h2o(3)静置、过滤cl-、oh-(4)7.818.(14分)(2015淮北高一检测)实验研究发现,硝酸发生氧化还原反应,硝酸的浓度越稀,对应还原产物中氮元素的化合价越低。某同学取一定量铁铝合金与一定量很稀的硝酸充分反应,反应过程中无气体放出。在反应结束后的溶液中,逐滴加入2 moll-1的氢氧化钠溶液