高考化学二轮复习简易通 上篇 专题三 第10讲 金属元素及其化合物（含解析）

第10讲金属元素及其化合物(时间：45分钟分值：100分)一、选择题(共7个小题，每小题6分，共42分)1．(2013·黄山统考)下列说法正确的是 ()。A．过氧化钠、烧碱、纯碱分别属于碱性氧化物、碱、盐B．Cu、Al、Na可以分别用热还原法、热分解法和电解冶炼C．在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解；再加入KNO3固体，铜粉可以溶解D．除去FeCl2溶液中少量的FeCl3，可加入Cu解析A项，Na2O2不是碱性氧化物；B项，Na、Al均用电解冶炼法；D项，引入新杂质Cu2＋。答案C2．下列类推正确的是 ()。A．CaCO3与稀硝酸反应生成CO2，CaSO3也能与稀硝酸反应生成SO2B．铜在氯气中剧烈燃烧生成二价铜，铜也能在硫蒸气中剧烈燃烧生成二价铜C．锌可以与溶液中的银离子发生置换反应，钠也能与溶液中的银离子发生置换反应D．钠与乙醇反应产生氢气，钾与乙醇也能反应产生氢气解析本题考查物质的化学性质，意在考查考生的知识迁移能力及相似知识的辨析能力。稀硝酸具有强氧化性，能将CaSO3氧化为硫酸钙，A项错；硫的氧化性小于氯气的氧化性，铜与硫蒸气反应生成＋1价铜，B项错；钠在溶液中先与水反应，不能置换溶液中的金属离子，C项错；钠、钾均能与乙醇反应生成氢气，D项正确。答案D3.(2013·马鞍山月考)已知A是一种金属单质，B显淡黄色，其转化关系如图所示，则C的以下性质错误的是()。A．溶液呈碱性B．与澄清石灰水反应产生白色沉淀C．与足量盐酸反应放出气体D．受热易分解解析由题意知A为Na，B为Na2O2，C为Na2CO3，D为NaOH。答案D4．(2013·六安质检)Al，Fe，Cu都是重要的金属元素，下列说法正确的是()。A．铝的氧化物粉末是白色的，属于两性氧化物；铁、铜的最高价氧化物粉末都是黑色的，属于碱性氧化物B．铝制品、铁制品、铜制品长期放置在空气中均易腐蚀C．制备AlCl3，FeCl3，CuCl2均能采用单质与氯气反应的方法D．常温下Cu，Fe，Al均不能和浓硫酸发生化学反应解析A选项错误，氧化铁是红棕色，不是黑色；B选项错误，铝制品表面有致密氧化膜，在空气中不易生锈；浓硫酸使铝、铁钝化是化学变化，D选项错误。答案C5．(2013·皖北联考)下列转化关系在给定条件下不能实现的是 ()。①Sieq\o(→,\s\up10(O2),\s\do10(加热))SiO2eq\o(→,\s\up7(H2O))H2SiO3②浓盐酸eq\o(→,\s\up10(MnO2))Cl2eq\o(→,\s\up10(石灰乳))漂粉精③N2eq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(放电))NO2eq\o(→,\s\up7(H2O))NO④CaCl2eq\o(→,\s\up10(CO2、H2O))CaCO3eq\o(→,\s\up7(煅烧))CaO⑤Ba(NO3)2eq\o(→,\s\up10(SO2，H2O))BaSO4eq\o(→,\s\up10(饱和Na2CO3（aq）))BaCO3A．①②③ B．②③⑤C．③④⑤ D．①②③④解析①中，SiO2难溶于水，错。②中，实验室用MnO2和浓盐酸反应制Cl2时需加热，错。③中，N2和O2在放电条件下生成的物质为NO，错。④中，向CaCl2溶液中通入CO2不能发生化学反应，错。答案D6．(2013·皖北联考)下列反应的离子方程式正确的是 ()。A．稀硫酸与铁反应：2Fe＋6H＋=2Fe3＋＋3H2↑B．2mol·L－1的AlCl3溶液和7mol·L－1的NaOH溶液等体积均匀混合：2Al3＋＋7OH－=Al(OH)3↓＋AlO2－＋2H2OC．Ba(OH)2溶液中加入少量的NaHSO4溶液：Ba2＋＋2OH－＋2H＋＋SO42－=BaSO4↓＋2H2OD．NaHCO3的水解：HCO3－＋H2OCO32－＋H3O＋解析稀硫酸与铁反应不能生成Fe3＋，应该生成Fe2＋，A错误；2molAl3＋与7molOH－反应，生成1molAl(OH)3和1molAlO2－，B正确；Ba(OH)2溶液中加入少量的NaHSO4溶液，离子方程式应为Ba2＋＋OH－＋H＋＋SO42－=BaSO4↓＋H2O，C错误；NaHCO3的水解方程式为HCO3－＋H2OH2CO3＋OH－，D错误。答案B7．某溶液中含有的溶质是FeBr2、FeI2，若先向该溶液中通入一定量的氯气，再向反应后的溶液中滴加KSCN溶液，溶液变为红色，则下列叙述正确的是()。①原溶液中的Br－一定被氧化；②通入氯气之后原溶液中的Fe2＋一定有部分或全部被氧化；③不能确定通入氯气后的溶液中是否存在Fe2＋；④若取少量所得溶液，再加入CCl4，静置、分液，向上层溶液中加入足量的AgNO3溶液，只产生白色沉淀，说明原溶液中的I－、Fe2＋、Br－均被完全氧化。A．①②③ B．②③④C．①③④ D．①②③④解析在FeBr2和FeI2混合液中存在的三种离子的还原性：I－＞Fe2＋＞Br－，向该溶液中通入的氯气首先与还原性最强的I－反应，当I－完全反应后，氯气才与Fe2＋反应，Fe2＋被完全氧化后再与Br－反应。通入一定量氯气后再滴加KSCN，溶液呈红色，说明有Fe3＋生成，I－已经反应完全，Fe2＋被氧化但不一定全部被氧化，没有实验现象说明Br－被氧化或完全被氧化，故①错误，只有B选项符合题意。答案B二、非选择题(共4个题，共58分)8．(2013·合肥调研)(15分)MnO2是一种重要的无机功能材料，粗MnO2的提纯是工业生产的重要环节。某研究性学习小组设计了将粗MnO2(含有较多的MnO和MnCO3)样品转化为纯MnO2的实验，其流程如下：(1)第①步加稀H2SO4时，粗MnO2样品中的________(写化学式)转化为可溶性物质。(2)第②步反应的离子方程式是eq\x()________＋eq\x()ClO3－＋eq\x()______=eq\x()MnO2↓＋eq\x()Cl2↑＋eq\x()______。(3)第③步蒸发操作必需的仪器有铁架台(含铁圈)、__________、__________、__________，已知蒸发得到的固体中有NaClO3和NaOH，则一定还含有________________________________________(写化学式)。(4)若粗MnO2样品的质量为12.69g，第①步反应后，经过滤得到8.7gMnO2，并收集到0.224LCO2(标准状况下)，则在第②步反应中至少需要________molNaClO3。解析(1)粗MnO2样品有MnO和MnCO3，加稀H2SO4会生成CO2气体，且过滤后只剩MnO2，说明样品中的MnO、MnCO3与稀H2SO4反应转化为Mn2＋。(2)滤液中的Mn2＋在加入NaClO3溶液后被氧化成MnO2，NaClO3被还原成Cl2；根据得失电子守恒和元素守恒配平离子方程式得5Mn2＋＋2ClO3－＋4H2O=5MnO2↓＋Cl2↑＋8H＋。(3)蒸发操作必需的仪器有铁架台(含铁圈)、蒸发皿、玻璃棒、酒精灯。Cl2通入热NaOH溶液中发生氧化还原反应，氧化产物为NaClO3，还原产物一定为氯元素化合价降低后对应的NaCl。(4)CO2的物质的量n(CO2)＝eq\f(0.224L,22.4L/mol)＝0.01mol，根据化学方程式MnCO3＋H2SO4=MnSO4＋CO2↑＋H2O得n(MnCO3)＝0.01mol，m(MnCO3)＝1.15g。MnO的质量m(MnO)＝12.69g－m(MnO2)－m(MnCO3)＝12.69g－8.7g－1.15g＝2.84g，n(MnO)＝0.04mol，由MnO＋H2SO4=MnSO4＋H2O得n(MnSO4)＝0.04mol，①步反应后的Mn2＋总物质的量n(Mn2＋)＝0.01mol＋0.04mol＝0.05mol，由(2)中的离子方程式知至少需NaClO30.02mol。答案(1)MnO、MnCO3(2)5Mn2＋24H2O518H＋(3)酒精灯玻璃棒蒸发皿NaCl(4)0.029．(2013·北京理综，27)(14分)用含有Al2O3、SiO2和少量FeO·xFe2O3的铝灰制备Al2(SO4)3·18H2O，工艺流程如下(部分操作和条件略)：Ⅰ.向铝灰中加入过量稀H2SO4，过滤：Ⅱ.向滤液中加入过量KMnO4溶液，调节溶液的pH约为3；Ⅲ.加热，产生大量棕色沉淀，静置，上层溶液呈紫红色；Ⅳ.加入MnSO4至紫红色消失，过滤；Ⅴ.浓缩、结晶、分离，得到产品。(1)H2SO4溶解Al2O3的离子方程式是___________________________________________________________________________________________________。(2)将MnO4－氧化Fe2＋的离子方程式补充完整：eq\x(1)MnO4－＋eq\x()Fe2＋＋eq\x()________=eq\x(1)Mn2＋＋eq\x()Fe3＋＋eq\x()________。(3)已知：生成氢氧化物沉淀的pHAl(OH)3Fe(OH)2Fe(OH)3开始沉淀时3.46.31.5完全沉淀时4.78.32.8注：金属离子的起始浓度为0.1mol·L－1。根据表中数据解释步骤Ⅱ的目的____________________________________。(4)已知：一定条件下，MnO4－可与Mn2＋反应生成MnO2。①向Ⅲ的沉淀中加入浓HCl并加热，能说明沉淀中存在MnO2的现象是_________________________________________________________________。②Ⅳ中加入MnSO4的目的是_________________________________________。解析(1)H2SO4溶解Al2O3的离子方程式为：Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O，在操作Ⅰ中，FeO·xFe2O3也同时被溶解，滤液中含有Al3＋、Fe2＋、Fe3＋等。(2)步骤Ⅰ所得溶液中会有过量H2SO4，故反应在酸性条件下进行，由氧化还原反应中得失电子守恒可知MnO4－和Fe2＋的化学计量数之比为1∶5，然后观察配平。得MnO4－＋5Fe2＋＋8H＋=Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O。(3)步骤Ⅱ中，加入过量KMnO4溶液目的是把Fe2＋氧化成易除去的Fe3＋。调节pH约为3，由表中数据分析，可知该条件使Fe3＋完全沉淀而Al3＋不被沉淀，从而达到分离Fe3＋和Al3＋的目的。(4)①联想Cl2的实验室制法，很容易分析实验设计的意图，即通过是否产生Cl2来判断沉淀中有无MnO2。②操作Ⅳ中加入MnSO4，紫红色消失，说明过量的MnO4－因加入MnSO4而被转化成沉淀，然后过滤，以除去MnO4－，保证产品的纯度。答案(1)Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O(2)58H＋54H2O(3)pH约为3时，Fe2＋和Al3＋不能形成沉淀，将Fe2＋氧化为Fe3＋，可使铁完全沉淀(4)①生成黄绿色气体②除去过量的MnO4－10．(2013·广东理综，32)(14分)银铜合金广泛用于航空工业，从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下：(注：Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450℃和80(1)电解精炼银时，阴极反应式为________；滤渣A与稀HNO3反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，该气体变色的化学反应方程式为________________。(2)固体混合物B的组成为__________；在生成固体B的过程中，需控制NaOH的加入量，若NaOH过量，则因过量引起的反应的离子方程式为____________。(3)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式：____CuO＋____Al2O3eq\o(=,\s\up7(高温))____CuAlO2＋________↑。(4)若银铜合金中铜的质量分数为63.5%，理论上5.0kg废料中的铜可完全转化为________molCuAlO2，至少需要1.0mol·L－1的Al2(SO4)3溶液________L。(5)CuSO4溶液也可用于制备胆矾，其基本操作是________、过滤、洗涤和干燥。解析(1)电解精炼Ag时，粗银作阳极，纯银作阴极，含有Ag＋的电解质溶液作为电解液，所以阴极反应式为Ag＋＋e－=Ag，滤渣Ag与稀HNO3反应生成NO，NO被O2氧化生成NO2，方程式为2NO＋O2=2NO2。(2)NaOH溶液与Al2(SO4)3、CuSO4反应生成Al(OH)3沉淀和Cu(OH)2沉淀，若NaOH过量，Al(OH)3沉淀溶解，离子方程式为Al(OH)3＋OH－=AlO2－＋2H2O。(3)由于在反应前后，Cu的化合价降低，CuO作氧化剂，所以失电子的只能是O2－，被氧化成O2，利用得失电子守恒配平。(4)4Cu～4CuO～2Al2O3～2Al2(SO4)3～4CuAlO2即2Cu～Al2(SO4)3～2CuAlO2n(Cu)＝eq\f(5.0×10－3g×63.5%,63.5g·mol－1)＝50mol所以可完全转化生成50molCuAlO2，至少需要Al2(SO4)3的体积为eq\f(\f(50mol,2),1.0mol·L－1)＝25.0L。(5)由于胆矾带有结晶水，为防止失去结晶水，应采取加热浓缩、冷却结晶的方法。答案(1)Ag＋＋e－=Ag2NO＋O2=2NO2(2)Al(OH)3、Cu(OH)2Al(OH)3＋OH－=AlO2－＋2H2O(3)424O2(4)5025(5)蒸发浓缩、冷却结晶11．(创新预测题)(15分)下面是用拜耳法从铝土矿(主要成分为Al2O3，还含有SiO2、Fe2O3等杂质)中提取Al2O3并生产无水AlCl3的基本流程。(1)在反应Ⅰ中，SiO2会完全形成矿渣(化学式为3Na2O·3Al2O3·5SiO2·5H2O)进入赤泥，则溶出液的溶质主要是__________________________；铝土矿的品位常用铝硅比eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(A,S)，即矿石中Al2O3与SiO2的质量比))来衡量。某种铝土矿的eq\f(A,S)＝10.2，则加入足量NaOH溶液后铝的理论溶出率为________；通常要求铝土矿的eq\f(A,S)>10时才使用拜耳法，eq\f(A,S)过低时不用该法的主要原因是________________________________________________________________________。(2)向反应Ⅰ的溶出液中加入少量晶种引发反应Ⅱ，析出白色沉淀，过滤后将滤液再用于溶解铝土矿，构成拜耳法循环。反应Ⅱ的化学方程式为__________________________________________