知识讲解_《金属及其化合物》全章复习与巩固_提高

1 《金属及其化合物》全章复习与巩固 【学习目标】 1、了解钠、铝、铁、铜等金属及其重要化合物的主要性质； 2、通过金属及其化合物性质的实验，培养实验意识、操作技能、观察能力和分析问题的能力； 3、以金属知识的学习为线索，培养获取知识及信息加工的能力。通过比较、归纳等，逐步掌握学习元素化 合物的一般方法。 【要点梳理】 要点一、钠、铝、铁及其重要化合物之间的转化关系 1．钠及其化合物之间的转化： 2．铝及其化合物之间的转化： 3．铁及其化合物间的转化： 要点诠释：金属活动性顺序及其应用 金属活动性顺序 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H） Cu Hg Ag Pt Au 原子失电子能力 逐渐减弱（金属性逐渐减弱，还原性逐渐减弱） 在空气中的反应 易被氧化 常温下能被氧化 加热时能被氧化 难被氧化 跟水的反应 剧烈反应 加热或与水蒸气反应 不能与水反应 能置换出稀酸（盐酸、硫酸）中的氢 不能与稀酸（盐酸、硫酸）反应跟酸的反应 剧烈反应 反应剧烈程度减弱 跟硝酸、浓硫酸反应 溶于王水 跟盐溶液的反应 与水先反应 金属活动性顺序表中前面的金属能将后面的金属从其盐溶液中置换出来 跟强碱溶液反应 Al、Zn 等金属能跟强碱溶液发生反应 要点二、碳酸钠和碳酸氢钠的关系总结 1．俗名：Na2CO3：纯碱、苏打；NaHCO3：小苏打。2 2．溶解度：Na2CO3＞NaHCO3。 3．热稳定性：Na2CO3＞NaHCO3（一般温度下 Na2CO3 不分解）。 4．其固体跟同浓度的盐酸反应产生气体的速率：Na2CO3＜NaHCO3。 5．将稀盐酸逐滴加入到 Na2CO3、NaHCO3 的水溶液中，发生的反应与现象分别为： Na2CO3+HCl＝NaHCO3+NaCl，NaHCO3+HCl＝CO2↑+H2O+NaCl。 现象：开始无气体产生，盐酸滴加一定量后（Na2CO3 全部转化为 NaHCO3），才开始产生气体。 NaHCO3 溶液：NaHCO3+HCl＝CO2↑+H2O+NaCl。 现象：立即产生气体。 说明：该方法可用于鉴别 Na2CO3 与 NaHCO3 的水溶液。 6．除杂（括号内为杂质） Na2CO3（NaHCO3）：加热即可。 NaHCO3（Na2CO3）：将混合物溶于水后通入足量 CO2 气体（Na2CO3+CO2+H2O＝2NaHCO3），然后将溶液 低温蒸干即得 NaHCO3 晶体。 要点三、铝三角中的图像及其相互转化问题 铝元素有三种存在形式：它们之间的转化关系可用铝三角表示为： 在 Al3+、Al(OH)3、AlO2－的相互转化反应中，都有特定的数量关系。用坐标图形式可把其中的定量关系概 括如下。 1．向 AlCl3 溶液中滴加氨水至过量，离子方程式为： Al3++3NH3·H2O＝Al(OH)3↓+3NH4+。 图像如下图所示 2．向 AlCl3 溶液中滴加 NaOH 至过量，离子方程式为： Al3++3OH－＝Al(OH)3↓， Al(OH)3+OH－＝AlO2－+2H2O。 图像如下图所示 3．KAl(SO4)2 溶液中逐滴加入 Ba(OH)2 溶液至过量。离子方程式为： Al3++2SO42－+2Ba2++4OH－＝2BaSO4↓+AlO2－+2H2O。 图像如下图所示。3 要点诠释：图像题是考查铝的一类重要题型，在解答此类试题时，应该数形结合，综合分析计算进而求出答 案。而要对化学图像进行分析，应该抓住有关化学原理、物质的性质和图像的意义，尤其是图像的特点，即图像 的四点（起点、交点、拐点、终点）。 要点四、离子的鉴别 1．Fe2+、Fe3+的鉴别。 （1）KSCN 法：加入 KSCN 或其他可溶性硫氰化物溶液，呈红色的是 Fe3+的溶液，而 Fe2+的溶液无此现象。 离子方程式为 Fe3++3SCN－＝Fe(SCN)3。 要点诠释：此处是溶液而不是沉淀，不能用于除杂。若要除杂，Fe2+（Fe3+）可加铁粉，Fe3+（Fe2+）可加 H2O2、O3。 （2）观察法：其溶液呈黄色的是 Fe3+，呈浅绿色的是 Fe2+。 （3）碱液法：加入氨水等碱液，生成红褐色沉淀的是 Fe3+；生成白色沉淀并迅速变成灰绿色，最后变成红 褐色沉淀的是 Fe2+。 （4）淀粉 KI 试纸法：能使淀粉碘化钾试纸变蓝的是 Fe3+溶液，无明显现象的是 Fe2+。 2．焰色反应注意事项。 （1）蘸取待测物的金属丝：铂丝或铁、铬、钨丝等，因为它们在火焰上灼烧无颜色，同时熔点高，不易被 氧化。 （2）焰色反应所用火焰本身颜色要浅，否则会干扰实验的观察。采用煤气灯较理想，若用酒精灯，则要使 用其外焰的侧面。 （3）金属丝使用前用稀盐酸将其表面的氧化物洗净，然后在火焰上灼烧至无颜色，这是因为金属氯化物灼 烧时易气化而挥发，以除去能起焰色反应的少量杂质。 （4）操作步骤：可归纳为六个字：即：洗→烧→蘸→烧→洗→烧。 要点五、金属及其化合物推断题常见的突破口 1、特殊颜色 （1）焰色反应：Na+（黄色）、K+（紫色） （2）有色溶液 含有的离子 Fe2+ Fe3+ Cu2+ MnO4－ 颜色 浅绿色 黄色 蓝色 紫红色 （3）有色固体 红色：Cu、Fe2O3（红棕色） 红褐色：Fe(OH)3 绿色：Cu2(OH)2CO3、FeSO4·7H2O 蓝色：Cu(OH)2、CuSO4·5H2O 黑色：CuO、FeO、MnO2、炭黑 浅黄色：Na2O2、AgBr 白色：Fe(OH)2、CaCO3、BaSO4、AgCl、Al(OH)3、Mg(OH)2 2、特殊性质 （1）在一定条件下能漂白有色物质的淡黄色固体只有 Na2O2。 （2）遇 SCN－显红色的只有 Fe3+。4 （3）常见的可溶于 NaOH 溶液的白色沉淀有 Al(OH)3，可溶于 NaOH 溶液的金属氧化物有 Al2O3。 （4）不溶于水又不溶于稀盐酸或稀硝酸的化合物有：BaSO4（白色）、AgCl（白色）。 3、特征反应 （1）能与强酸反应产生气体的物质：活泼的金属，如 Na、Al、Zn 等；不稳定的弱酸盐，如碳酸盐、碳酸 氢盐等。 （2）能与强碱反应产生气体的物质：单质，如 Al 等；盐类，如铵盐等。 （3）既能与强酸又能与强碱溶液反应的物质：金属单质，如 Al 等；两性氧化物，如 Al2O3 等；两性氢氧化 物，如 Al(OH)3 等；弱酸的铵盐，如 NH4HCO3、(NH4)2CO3 等；弱酸的酸式盐，如 NaHCO3、KHS 等。 （4）能与水反应产生气体的物质：活泼的金属单质，如 Na、K、Mg（加热）、Fe（高温生成 Fe3O4）等； 金属过氧化物，如 Na2O2 等。 4、特殊的转换关系 （1）特征转换： 如 Na Na2O Na2O2 NaOH （2）三角转换 【典型例题】 类型一：金属及金属材料 例 1 （2016 江苏省向水中学期中考）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．生铁的含碳量比钢高 C．铁与盐酸反应，铁合金不与盐酸反应 D．铁合金的熔点低于纯铁的熔点 【思路点拨】合金的组成和性质判断。 【答案】BD 【解析】A 项，不锈钢的成分中除了铁外还有铬、镍、铝、硅等，所以不都是金属元素，故 A 错误；B 项， 含碳量大于 2.11%的铁是生铁，含碳量小于 2.11%的是钢，生铁的含碳量比钢高，故 B 正确；C 项，铁与盐酸反 应，铁合金和盐酸也可以反应，故 C 错误；D 项，合金的熔点比各成分金属的低，故 D 正确。 【总结升华】金属与合金在性质上的主要差异；合金的概念及其重要应用。 举一反三： 【变式 1】下列关于地壳中含量最多的金属元素与地壳中含量最多的非金属元素的说法中，不正确的是 （ ）。 A．题中所指的元素分别是 Al 和 O B．题中所指的元素分别是 Fe 和 O C．这两种元素组成的化合物的相对分子质量是 102 D．这两种元素组成的化合物能与酸反应 【答案】B 【解析】地壳中含量最多的金属元素与地壳中含量最多的非金属元素分别为 Al 和 O，它们所形成的化合物 的化学式是 Al2O3，其相对分子质量是 102，Al2O3 能与酸反应。 【变式 2】（2015 天水高一检测）关于合金的叙述：①合金中至少含两种金属；②合金中的元素以化合物 的形式存在；③合金中一定含金属；④合金一定是混合物。其中正确的是（ ）。 2O→ 2O→ 2H O→5 A．①②③④　　　B．①③④　　　C．②③④　　　　D．③④ 【答案】D 类型二：金属及其化合物的性质 例 2 现有浓度各为 1 mol·L－1 的 FeCl3、FeCl2、CuCl2 混合溶液 100 mL，加入一定量的铁粉，按下列情况 填空。 　　（1）反应完毕后，铁粉有剩余。 　　①反应完毕后，溶液中一定含有________阳离子，为________mol，一定没有________阳离子； 　　②固体物质干燥后，其中一定有________，与反应前加入铁粉的质量相比________（填“多”或“少”） ________g。 　　（2）反应完毕后，有铜生成，铁粉无剩余。则反应完毕后溶液中一定含有________阳离子，该阳离子在溶 液中的物质的量的范围是________。 【思路点拨】溶液中三种阳离子的氧化性顺序为：Fe3+＞Cu2+＞Fe2+，所以加入铁粉时，反应的顺序为：Fe+2Fe3+ ＝3Fe2+　 Fe+Cu2+＝Fe2++Cu，然后再展开讨论各种量的关系。 　　【答案】（1）①Fe2+　 0.35　 Fe3+、Cu2+　 ②Fe、Cu　 少　 2 　　（2）Fe2+　 0.25 mol＜n (Fe2+)≤0.35 mol 　　【解析】（1）当铁粉有剩余时，说明溶液中 Fe3+、Cu2+都全部被转化为 Fe2+，其中由 Fe3+转化生成的 Fe2+为 0.15 mol，由 Cu2+转化生成的 Fe2+为 0.1 mol，原溶液中含 Fe2+为 0.1 mol，所以反应完毕后，溶液中共有 Fe2+ 0.35 mol。此过程共溶解铁粉 ，而生成的铜 0.1mol×64 g·mol-1=6.4g，所以 与反应前加入的铁粉对比，共减少了 8.4 g－6.4 g=2 g。 　　（2）反应完毕后有铜生成、无铁粉剩余时，说明 Fe3+已全部反应完毕，而 Cu2+可能部分被还原，也可能恰 好全部被还原。所以溶液中一定会含有 Fe2+，最少时为 Fe3+恰好反应时，为 0.1 mol+0.1 mol× =0.25 mol，最 多时为 Cu2+恰好完全反应时，为 0.1 mol+0.25 mol=0.35 mol，所以其范围为 0.25 mol＜n(Fe2+)≤0.35 mol（由于必 须有铜生成，所以 0.25 mol 取不到）。　　 【总结升华】铁粉与多种离子反应时，首先要弄清反应的顺序，然后才能逐一展开讨论，找出各种情况下各 种量的关系。 举一反三： 【变式 1】锌和铝都是活泼金属，其氢氧化物既能溶于强酸，又能溶于强碱。但氢氧化铝不溶于氨水，而氢 氧化锌能溶于氨水，生成 Zn(NH3)42+。回答下列问题： （1）单质铝溶于氢氧化钠溶液后，溶液中铝元素的存在形式为________（用化学式表示）。 （2）写出锌和氢氧化钠溶液反应的化学方程式________。 （3）下列各组中的两种溶液，用相互滴加的实验方法即可鉴别的是________。 ①Al2(SO4)3 和 NaOH ②Al2(SO4)3 和 NH3·H2O ③ZnSO4 和 NaOH ④ZnSO4 和 NH3·H2O （4）写出可溶性铝盐与氨水反应的离子方程式：________。试解释在实验室不适宜用可溶性锌盐与氨水制 备氢氧化锌的原因________。 【答案】（1）AlO2－[或 Al(OH)4－] （2）Zn+2NaOH＝Na2ZnO2+H2↑或[Zn+2NaOH+2H2O＝Na2Zn(OH)4+H2↑] （3）①③④ （4）Al3++3NH3·H2O＝Al(OH)3↓+3NH4+ 可溶性锌盐与氨水反应产生的 Zn(OH)2 可溶于过量氨水中生成 Zn(NH3)42+，氨水的用量不易控制 【解析】（2）中利用 Al 与碱反应，推导出 Zn+2NaOH=Na2ZnO2+H2↑[或 Zn+2NaOH+2H2O=Na2Zn(OH)4+H2 ↑]；（3）利用题干信息可知 Al(OH)3 和 Zn(OH)2 溶于强碱液，Al(OH)3 不溶于氨水，而 Zn(OH)2 能溶于氨水， 可判断①③④滴加顺序不同，现象也不一样；而②不论怎样滴加现象只有一个，即产生白色沉淀。（4）中氨水为6 弱碱，不能溶解生成的 Al(OH)3，故生成物为 Al(OH)3 和 NH4+。又因 Zn(OH)2 能溶于过量氨水，不易控制氨水的 量，故不适宜在实验室用可溶性锌盐与氨水反应制备 Zn(OH)2。 【总结升华】本题依据锌、铝性质的相似性，考查学生运用类比推理，进行正向迁移的能力。 类型三：金属及其化合物的推断 例 3 下图表示有关物质（均由短周期元素形成）之间的转化关系，其中 A 为常见的金属单质，B 为非金属 单质（一般是黑色粉末），C 是常见的无色无味液体，D 是淡黄色的固体化合物。（反应条件图中已省略） （1）A、B、C、D 代表的物质分别为________、________、________、________（填化学式）； （2）反应①中的 C、D 均过量，该反应的化学方程式是________； （3）反应②中，若 B 与 F 物质的量之比为 4∶3，G、H 分别是________、________（填化学式）； （4）反应③产物中 K 的化学式为________； （5）反应④的离子方程式为________。 【思路点拨】做推断题时抓住突破口，本题的突破口为“B 为非金属单质（一般是黑色粉末）”、“C 是常见 的无色无味液体”、“D 是淡黄色的固体化合物”，利用这些信息分别推出 B、C、D，再顺藤摸瓜，推测其他物质。 【答案】（1）Al C H2O Na2O2 （2）2Na2O2+2H2O＝4NaOH+O2↑ 2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑ （3）CO2 CO （4）Na2CO3 （5）CO2+AlO2－+OH－+H2O＝CO32－+Al(OH)3↓ 【解析】（1）由 C 是常见无色无味液体，推知为 H2O；D 是淡黄色固体化合物，推知 D 为 Na2O2，C、D 反 应后生成 NaOH，并且又能和常见金属单质 A 反应，可知 A 为 Al；由 B 为黑色非金属单质，猜测为碳。 （2）分步书写，减少错误。先写出 Na2O2 与 H2O 的反应，生成的 NaOH 再与 Al 发生反应。 （3）根据 C 和 O2 反应的物质的量，两者比值为 4∶4 时产物为 CO2。比值为 4∶2 时，产物为 CO，现在比 值为 4∶3，所以产物为 CO2 和 CO 的混合物。 （4）反应③Na2O2 和 CO2 反应生成 Na2CO3 和 O2。 （5）反应④溶液甲的成分为 NaOH 和 NaAlO2，通入 CO2 后，CO2 可以和 NaAlO2 溶液反应生成 Al(OH)3 沉 淀，同时 CO2 又和 NaOH 反应生成 Na2CO3，两者相加，即得总方程式，然后再拆为离子方程式。 【总结升华】本题为推断题，题目文字表述简洁明了，主要考查元素化合物间的相互转化关系和对知识进行 归纳分析、综合比较判断的能力。 举一反三： 【变式 1】A、C、E 是中学化学中常见的单质，A 是固体，C、E 是无色 无味的气体，D 是黑色晶体，它们之间的转化关系如图所示： 　 （1）写出 A、B、C 的化学式： 　　　　A、________　 B、________　 C、________ 　　（2）写出 A、B 转化为 D、E 的化学方程式： 　　　　__________________________。 　　（3）写出 D 与浓盐酸反应的离子方程式：7 　　　　 _____________________________。 　　【答案】（1）Fe　 H2O　 O2 　　（2）3Fe+4H2O (g) Fe3O4+4H2 　　（3）Fe3O4+8H+＝Fe2++2Fe3++4H2O 【变式 2】（2015 新疆华山中学期末考）已知 A 为淡黄色固体，T、R 为两种常见的用途很广的金属单质，D 是 具有磁性的黑色晶体，C 是无色无味的气体，H 是白色沉淀，W 溶液中加入 KSCN 出 现血红色。 （1）写出下列物质的化学式：D： E： N： （2）B 与 E 混和得到 H 并在潮湿空气中变成 M 的过程中，可能观察到的现象： 此过程发生的化学反 应方程式 （3）检验 E 中阳离子的方法 （4）写出下列转化的离子方程式或化学方程式： ①A 与水反应的离子方程式 ②Q+B→N 的离子方程式 【答案】（1）Fe3O4 ；FeCl2；NaAlO2； （2）溶液中出现白色沉淀，在空气中迅速变成灰绿色，最终变成红褐色； 4 Fe（OH）2+O2+2H2O═4 Fe（OH）3； （3）向溶液中加入铁氰化钾，有蓝色沉淀生成； （4）2Na2O2+2H2O═4Na++4OH﹣+O2↑；Al2O3+2OH﹣=2AlO2﹣+H2O。 【解析】A 为淡黄色固体判断为 Na2O2，D 是具有磁性的黑色晶体判断为 Fe3O4，C 是无色无味的气体是过氧化 钠与水反应生成的氧气，B 为 NaOH，W 溶液中加入 KSCN 出现血红色，说明 W 含有三价铁离子；T、R 为两 种常见的用途很广的金属单质，T 在 C 中燃烧生成 D 为四氧化三铁，溶于盐酸生成溶液中含有亚铁离子和三价 铁离子，加入过量铁反应生成亚铁离子，证明 T 为 Fe；E 为 FeCl2，H 为 Fe（OH）2，M 为 Fe（OH）3，W 为 FeCl3；金属 R 与 B 氢氧化钠反应说明 R 金属为 Al，N 为 NaAlO2，Q 为 Al2O3， （1）依据判断得到 DEN 的化学式分别为：D 为 Fe3O4 ，E 为 FeCl2，N 为 NaAlO2。 （2）B 与 E 混和得到 H 为白色氢氧化亚铁沉淀，在潮湿空气中变成红褐色氢氧化铁沉淀的过程中，可能观察到 的现象是：溶液中出现白色沉淀，在空气中迅速变成灰绿色，最终变成红褐色，反应方程式为 4 Fe（OH） 2+O2+2H2O═4 Fe（OH）3。 （3）若向溶液中加入铁氰化钾，有蓝色沉淀生成，说明含有二价铁离子。 （4）①Na2O2 与水反应的离子方程式为 2Na2O2+2H2O═4Na++4OH﹣+O2↑； ②Al2O3 与 NaOH 反应生成 NaAlO2 的离子方程式为 Al2O3+2OH﹣=2AlO2﹣+H2O。 类型四：金属及其化合物的综合应用题 例 4 已知某纯碱试样中含有 NaCl 杂质，为测定试样中纯碱的质量分数，可用下图中的装置进行实验。8 主要实验步骤如下： ①按图组装仪器，并检查装置的气密性； ②将 a g 试样放入锥形瓶中，加适量蒸馏水溶解，得到试样溶液； ③称量盛有碱石灰的 U 形管的质量，得到 b g； ④从分液漏斗滴入 6 mol·L－1 的硫酸，直到不再产生气体时为止； ⑤从导管 A 处缓缓鼓入一定量的空气； ⑥再次称量盛有碱石灰的 U 形管的质量，得到 c g； ⑦重复步骤⑤和⑥的操作，直到 U 形管的质量基本不变，为 d g。 请填空和回答问题： （1）在用托盘天平称量样品时，如果天平的指针向左偏转，说明________。 （2）装置中干燥管 B 的作用是________。 （3）如果将分液漏斗中的硫酸换成浓度相同的盐酸，测试的结果________（填“偏高”“偏低”或“不 变”）。 （4）步骤⑤的目的是________。 （5）步骤⑦的目的是________。 （6）该试样中纯碱的质量分数的计算式为________。 （7）还可以用其他实验方法测定试样中纯碱的质量分数。请简述一种不同的实验法。 【思路点拨】找出本题的实验目的是测定式样中纯碱的质量分数，采取的实验步骤是通过测量产物二氧化碳 的量来求碳酸钠的量。问题的设置并不复杂，分析实验步骤实施的原因即可一一解答。 【答案】（1）样品重，砝码轻 （2）防止空气中的 CO2 和水蒸气进入 U 形管中 （3）偏高 （4）把反应产生的 CO2 全部导入 U 形管中 （5）判断反应产生的 CO2 是否全部导入 U 形管中，并被 U 形管中的碱石灰吸收 （6） （7）该实验的方法较多，比如可以称量一定质量的样品，加入足量的稀 HNO3 使 CO2 全部放出后滴加足量 AgNO3，过滤洗净沉淀，称量后通过计算也能确定样品的纯度。其他方法只要原理正确，操作可行都是可以的 【解析】本题考查实验设计和基本实验操作。 　　（1）利用托盘天平称量时，左盘放药品，右盘放砝码，若指针左偏，说明左盘重，即药品质量大于砝码质 量。 　　（2）通过称量实验开始和结束时 U 型管的质量，可以确定产生 CO2 的质量，在 U 型管后接一个干燥管，可 以防止空气中的 CO2、水蒸气进入 U 型管，使实验结果更为准确。 　　（3）因盐酸是挥发性酸，生成的 CO2 中会混有 HCl，它不能被浓 H2SO4 除去，但可以被碱石灰吸收，也就 是实验结束后碱石灰的质量会偏大，测量的结果会偏高。 　　（4）生成的 CO2 有一部分会残留在锥形瓶和盛硫酸的洗气瓶中，鼓入空气可让生成的 CO2 全部导入 U 型管 中。 　　（5）如果两次称量 U 型管的结果基本不变，说明装置中生成的 CO2 全部被碱石灰吸收了。 　　（6）由 Na2CO3+H2SO4＝Na2SO4+H2O+CO2↑知 n (Na2CO3)=n (CO2)= mol， 106( ) 100%44 d b a − ×9 　　　　 所以 。 　　（7）该实验方法较多，是开放性试题。可将 Na2CO3 转化为 BaCO3 沉淀；也可将 Na2CO3 全部与 HNO3 反应后，再将 NaCl 转化为 AgCl 沉淀；等等。 　　提示：要注意分析每个实验操作的目的性及实验设计的严密性和存在的误差，并要充分利用题目中所给条件， 善于分析题中所给数据从而进行计算。 【总结升华】实验装置的设计是高考实验题的常考热点。依据是实验原理、实验目的和题目所提供的仪器、 药品。本题是根据 NaCO3、NaCl 的性质，设计一个简单的实验，测定 Na2CO3 的纯度，以此考查学生设计简单 实验的能力，并由定性到定量，考查了思维的敏捷性和整体性。 举一反三： 【变式 1】钢铁工业是国家工业的基础。某中学社会实践活动小组利用假期对当地钢铁厂进行了调研，对从 矿石开始到钢铁产出的工艺流程有了全面的感性认识。请您对社会实践活动小组感兴趣的问题进行计算： （1）将 6.62 g 铁矿石样品投入适量的盐酸中（充分反应），过滤，然后在滤液中加过量的 NaOH 溶液，充 分反应后，过滤、洗涤、灼烧得 4.80 g Fe2O3。现以该铁矿石为原料炼铁，若生产过程中铁元素损失 4％，计算 每生产 1.00 t 生铁（含铁 96％），至少需要这种铁矿石多少吨？（保留两位小数） （2）取某钢样粉末 28.12 g（假设只含 Fe 和 C），在氧气流中充分反应，得到 CO 2 气体 224 mL（标准状 况）。 ①计算此钢样粉末中铁和碳的物质的量之比。 ②再取三份不同质量的钢样粉末分别加到 100 mL 相同浓度的稀硫酸溶液中，充分反应后，测得的实验数据 如下表所示： 实验序号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 加入钢样粉末的质量／g 2.812 5.624 8.436 生成气体的体积／L（标准状况） 1.120 2.240 2.800 计算硫酸溶液的物质的量浓度。 【答案】（1）1.97 t。 （2）①50∶1。 ②1.25 mol／L。 【解析】（1）铁矿石中铁的质量分数为 ， 生产 1 吨生铁需矿石为 1.00 t×96％÷[50.76％×(1－4％)]=1.97 t。 （2）① ， m (C)=0.010 mol×12g·mol－1=0.12 g， ②据表中数据可知实验Ⅲ样品过量，硫酸反应完全．根据实验Ⅲ可得 Fe + H2SO4＝FeSO4+H2↑ 1 mol 22.4 L 1124.80g 160 100% 50.76%6.62g × × = 1 0.224L(C) 0.010mol22.4L moln −= =⋅ 1 (28.12g 0.12g) (Fe) 5056g mol (C) 0.010mol 1 n n − − ⋅= =10 n (H2SO4) 2.800 L n (H2SO4)=0.125 mol， 。 【总结升华】解答本题要从以下三个方面入手： （1）首先计算出铁矿石中铁的质量分数，再计算所需矿石的质量。 （2）利用原子守恒，计算 Fe、C 的物质的量之比。 （3）Ⅲ中钢样过量，硫酸完全反应。 1 2 4 0.125mol(H SO ) 1.25mol L0.1Lc −= = ⋅11 【巩固练习】 一、选择题 1．向硫酸亚铁、硫酸铁、硫酸铜的混合溶液中加入铁粉，充分反应后过滤，滤渣中有铜粉和少量铁粉。那么此 时的溶液中（ ）。 A．肯定有 Fe2+，可能有 Fe3+ B．肯定有 Fe3+，可能有 Cu2+ C．肯定有 Fe2+，可能有 Fe3+和 Cu2+ D．只有 Fe2+，没有 Fe3+和 Cu2+ 2．如图所示是向 MgCl2 和 AlCl3 的混合溶液中加入 NaOH 溶液和盐酸时沉淀的物质 的量 y mol 与加入 NaOH 溶液和盐酸的体积 x mL 的关系图，根据图示判断，下列 结论中不正确的是（ ）。 A．N 点时溶液中的溶质只有 NaCl B．原混合溶液中 c (MgCl2)∶c (AlCl3)=1∶2 C．c (NaOH)=c (HCl) D．M 点之前加入的是 NaOH 溶液，M 点之后加入的是盐酸 3．类推的思维方法在化学学习与研究中有时会产生错误的结论，因此类推的结论最终要经过实践的检验才能确 定其正确与否，下列几种类推结论中，错误的是（ ）。 ①钠与水反应生成 NaOH 和 H2；所有金属与水反应都生成碱和 H2。 ②铁露置在空气中一段时间后就会生锈；性质更活泼的铝不能稳定存在于空气中。 ③化合物 NaCl 的火焰颜色为黄色；Na2CO3 的火焰颜色也为黄色。 ④密度为 1.1 g·cm－3 与密度为 1.2 g·cm－3 的 NaCl 溶液等体积混合，所得 NaCl 溶液的密度介于 1.1 g·cm －3 与 1.2 g·cm－3 之间；Na—K 合金的熔点应介于 Na 和 K 的熔点之间。 A．①② B．①④ C．①②③④ D．①②④ 4．下列各组物质中，不能按 （“→”表示一步完成）关系相互转化的是（ ）。 选项 A B C D a Fe CO2 Al(OH)3 AlCl3 b FeCl3 Na2CO3 NaAlO2 Al(OH)3 c FeCl2 NaHCO3 Al2O3 NaAlO2 5．如图表示的是金属 X、Y 及它们的合金 Z 分别与足量盐酸反应放出 H2 量的情况，横坐标表示消耗金属的物质 的量，纵坐标表示在标准状况下产生 H2 的体积。下列有关合金组成的判断正确的是（ ）。 A．n (Na)∶n (Fe)=2∶1 B．n (Mg)∶n (K)=1∶2 C．n (Na)∶n (A1)=1∶3 D．n (K)∶n (A1)=1∶112 6．（2015 济南高一检测）在含有 Cu(NO3)2、Mg(NO3)2 和 AgNO3 的溶液中逐渐加入铝粉，首先被置换出来的是 （ ）。 A．Cu B．Mg C．Ag D．O2 7．某无色溶液能与铝反应生成氢气，则溶液中可能大量共存的离子组为（ ）。 　　A．H+、Ba2+、Mg2+、NO3－　　　　 B．Cl－、Cu2+、Mg2+、SO42－ 　　C．OH－、NO3－、Ba2+、Cl－　　　 D．H+、Fe3+、Cl－、MnO4－ 8．在允许加热的条件下，只用一种试剂就可以鉴别硫酸铵、氯化钾、氯化镁、硫酸铝和硫酸铁溶液，这种试剂 是（ ）。 　　A．AgNO3　　　 B．BaCl2　　　 C．NaOH　　　 D．氨水 9．铝硅合金（含 Si 13.5%）在凝固时的收缩率很小，因而这种合金适合铸造。①铝、②硅、③铝硅合金、④铝 粉四种物质，其中熔点最低的是（ ）。 　　A．①　　　 B．②　　　 C．③　 　　D．④ 10．（2016 山东省莱芜市期中考）甲、乙两烧杯中各盛有 100 mL 3 mol·L－1 的盐酸和 NaOH 溶液，向两烧杯 中分别加入等质量的铝粉，反应结束后测得生成的气体体积比为 v（甲）∶v（乙）=2∶3，则加入铝粉的质量为 （ ）。 A．4.05 g B．5.4 g C．2.7 g D．8.1 g 11．（2016 浙江省龙湾中学期中考）下面关于 Na2CO3 和 NaHCO3 性质的叙述，不正确的是（ ）。 A．在水中的溶解度：碳酸钠＞碳酸氢钠 B．热稳定性：碳酸钠＞碳酸氢钠 C．溶液酸碱性：物质的量浓度相同时，Na2CO3 溶液 pH 小于 NaHCO3 溶液的 pH D．等质量的碳酸钠和碳酸氢钠分别与足量的盐酸反应，消耗 HCl 的量前者多 二、非选择题 1．为了测定某种碱金属（都能与水反应生成对应的氢氧化物和氢气）的相对原子质量，设计 的装置如下图所示： 该装置（包括水）的总质量为 a g，将质量为 b g（不足量）的碱金属放入水中，立即塞紧 瓶塞，完全反应后，再称量该装置的总质量为 c g，则： （1）列出计算该碱金属的相对原子质量的数学表达式为______________。 （2）装置中无水氯化钙的作用是_________________________。 （3）如果不用无水氯化钙，求出的相对原子质量比实际相对原子质量偏大还是偏小 _____，原因________。 2．下图是还原性铁粉与水蒸气反应的实验装置图，实验时，B 中灰色的铁粉变为黑色，且生成的黑色固体物质 是一种可溶于稀盐酸的较复杂化合物。请回答下列问题：13 （1）B 中发生反应的化学方程式为________。 （2）反应前向 A 中投放碎瓷片的目的是________。 （3）某次实验后，取少量 B 中的固体物质，溶于足量稀盐酸，再滴加 KSCN 溶液。溶液颜色无明显变化， 试解释原因________。 （4）图中虚线部分，可以用图中下面所示装置代替，在 X 口点燃收集到的气体即可检验 H2 的存在。实验 开始时，打开 K1、K2，关闭 K3，使反应先进行一段时间之后，必须进行________操作，方可关闭 K2，打开 K3， 再收集气体。当收集到半瓶气体时，停止加热，关闭 K1，若要使 H2 顺利逸出而进行点燃实验，操作的方法是 ________。 （5）替代装置未像原装置那样使用干燥管，同样顺利完成了实验，原因是________。 3．A～J 分别表示中学化学中常见的物质，它们之间的相互转化关系如图所示（部分反应物、生成物没有列出）。 已知：G 为金属元素的固态氧化物（常温下）；A、B、C、D、E、F 六种物质中均含有同一种元素。（已知 F 为 红褐色沉淀） 请填写下列空白： （1）物质 G 的化学式是________。 （2）写出反应⑤的化学方程式________，写出反应④的离子方程式________。 （3）反应①～⑥中，不属于氧化还原反应的是________。（填序号）。14 【参考答案与解析】 一、选择题 1．D 【解析】溶液中阳离子氧化性的强弱顺序是：Fe3+＞Cu2+＞Fe2+，有铜粉和铁粉剩余说明此时溶液中一定没有 Fe3+ 与 Cu2+，故应选 D。 2．B 【解析】本题考查镁、铝及其化合物的知识，N 点的沉淀量最大，发生的反应有：Mg2++2OH－＝Mg(OH)2↓、 Al3++3OH－＝A1(OH)3↓，Mg2+和 Al3+完全沉淀，溶液中只有 NaCl；从 N 点到 M 点可知，Al(OH)3 的溶解需要 1 mL 的 NaOH 溶液，而 Mg2+和 A13+的沉淀需要 5 mL 的 NaOH 溶液，根据关系：Mg2+～2OH－，Al3+～3OH－，可 知 c (MgCl2)∶c (AlCl3)=1∶1；根据反应过程：Mg 2++2OH－＝Mg(OH)2↓，Al3++4OH－＝AlO2－+2H2O，AlO2－ +H++H2O＝Al(OH)3↓，A1(OH)3+3H+＝A13++3H2O，Mg(OH)2+2H+＝Mg2++2H2O，所以消耗 NaOH 和盐酸的物 质的量相同，又因为两者消耗的体积相同，所以 c (NaOH)=c (HCl)；M 点沉淀的量最小，说明 A1(OH)3 全部溶解， M 点之后沉淀量又增加，知其加的是盐酸。 3．D 【解析】只有活泼的金属才能与水反应生成碱和 H2，①不正确；铝与空气中的 O2 反应生成一层致密的 Al2O3， 薄膜，阻止了内层 Al 与 O2 继续反应，所以铝可以在空气中稳定存在，②不正确；Na—K 合金的熔点比 Na 和 K 的熔点都低，故④也不正确。 4．C 【解析】A 项转化可为 2Fe+3C12 2FeCl3、2FeCl3+Fe＝3FeCl2、FeCl2+Zn＝Fe+ZnCl2；B 项转化可为 CO2+ 2NaOH＝Na2CO3+H2O、Na2CO3+CO2+H2O＝2NaHCO3、NaHCO3+HCl＝NaCl+H2O+CO2↑；C 项中 Al2O3 不可一 步生成 Al(OH)3；D 项转化可为 AlCl3+3NaOH＝A1(OH)3↓+3NaCl、Al(OH)3+NaOH＝NaAlO2+2H2O、NaAlO2+ 4HCl＝NaCl+AlCl3+2H2O。 5．D 【解析】据 X 的图像知，X 反应后呈+1 价，据 Y 的图像知 Y 反应后呈+3 价，据 z 的图像知 z 反应后的平均化 合价为+2 价，则合金中两成分金属的物质的量之比为 1∶1。 6．C 7．C 【解析】本题考查离子大量共存。能与铝反应生成氢气的溶液或者是强酸溶液，或者是强碱溶液，但硝酸与铝反 应不产生 H2；题中另一条件是无色透明溶液，所以含有带有颜色离子的组合不合题意，排除 B、D，而 A 中 HNO3 与铝反应不产生 H2，所以应选 C。 8．C 【解析】本题考查物质的鉴别。五种溶液与所选试剂反应，至少要有四种明显现象；NaOH 溶液符合条件，分别 含有刺激性气味的气体、无明显现象、产生白色沉淀、产生白色沉淀，当 NaOH 过量时白色沉淀又溶解、产生 红褐色沉淀。物质的鉴别实质是通过离子反应时明显的现象实现的。显然本题是通过阳离子检验来完成的，所以 就需选择这些阳离子与之反应的阴离子，首先应该考虑 OH－。 9．C 【解析】本题考查合金的熔点规律。一般地合金的熔点比单一成分的熔点都低。应选 C。 10．D 【解析】硫酸和氢氧化钠溶液中溶质的物质的量均为 0.1 L×3 mol／L=0.3 mol，又两烧杯中分别加入等质量的铝 粉，反应结束后测得生成的气体体积比为甲∶乙=2∶3，设铝与酸反应时酸完全反应，生成的氢气的物质的量为 x，则 2Al+6H+==2Al3++3H2↑ 6 3 0.6 mol x 解得 x=0.3 mol，一定条件下，气体的物质的量之比等于体积之比，则碱与金属铝反应生成的氢气的物质的 点燃15 量为 0.3 mol× =0.45 mol，碱与金属铝反应时铝完全反应，设与碱反应的铝的物质的量为 y， 则 2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑ 2 3 y 0.45 mol 解得 ，则铝的质量为 0.3 mol×27 g／mol=8.2 g，故选 D。 11．C 【解析】A 项，Na 2CO3 和 NaHCO3 在相同条件下，碳酸氯钠的溶解度小，则在水中的溶解度为：Na2CO3＞ NaHCO3，故 A 正确；B 项，碳酸氢钠受热易分解，不稳定，则热稳定性为 Na2CO3＞NaHCO3，故 B 正确；C 项， Na2CO3 水解程度比 NaHCO3 大，物质的量浓度相同时，碳酸钠溶液碱性较大，故 C 错误；D 项，设质量都是 106 g，则 Na2CO3 和 NaHCO3 的物质的量分别为 1 mol、 mol，根据 Na2CO3～CO2，NaHCO3～CO2，产生的 CO2 的物质的量分别为 1 mol、 mol，故 D 正确。 　 二、非选择题 1．（1） 　 　　　（2）干燥氢气，防止水分损失 　　（3）偏小　 C 偏小，则 偏小。 【解析】本题考查实验设计及误差分析。根据碱金属的性质： 　　　　　　　　　2M　 +　 2H2O　 ＝　 2MOH　 +　 H2↑ 　　　　　　　　　2Mr g　　　　　　　　　　　　　 2 g 　　　　　　　　　b g　　　　　　　　　　　　 (a+b－c) g 　　　　　　　　　则 　 解得 　　无水氯化钙的作用是干燥氢气，防止水分损失，若不使用无水氯化钙则会使 C 偏小，Mr 偏小。 　　提示：通过对实验装置的分析，理清实验的原理，分析误差形成的原因，是平日学习需练就的基本功。 2．（1）3Fe+4H2O (g) Fe3O4+4H2 （2）防止暴沸 （3）过量的铁将反应生成的 Fe3+全部还原成 Fe2+，故加入 KSCN 溶液后溶液颜色无明显变化 （4）验纯 关闭 K3，打开 K2，在 X 处点燃氢气，挤压矿泉水瓶 （5）氢气是否干燥并不影响该实验 【解析】（1）铁与水蒸气在高温下反应生成 Fe3O4 与 H2，反应的化学方程式为 3Fe+4H2O (g) Fe3O4+4H2。 （2）A 装置的作用是为反应提供水蒸气，为防止水的暴沸，需加入碎瓷片或沸石。 （3）因不能确认反应中 Fe 是否完全转化为 Fe3O4，故可能是没有转化的铁粉将 Fe3O4 溶于盐酸后生成的 Fe3+ 全部还原为 Fe2+，使滴加 KSCN 的溶液无明显现象。 （4）虚线中装置的作用是检验生成的 H2，当将其替换为图（下）所示装置时，应首先确保收集到的 H2 纯 净，其次是让稳定的 H2 流从 X 口流出以方便点燃。 （5）原装置中去掉干燥装置也可，因为 H2 是否干燥并不影响该实验。 3．（1）Al2O3 高温 高温 3 2 2 0.45mol 0.3mol3y ×= = 106 84 106 8416 （2）Fe3O4+8HCl＝2FeCl3+FeCl2+4H2O 2Al+2OH－+2H2O＝2AlO2－+3H2↑ （3）⑤ 【解析】本题的突破口为某金属元素的固态氧化物 G 能电解且可与 NaOH 溶液反应，由此可确定 G 为 Al2O3， 进而确定 I 为 Al、H 为 O2；由 F 为红褐色沉淀可推知 F 为 Fe(OH)3、E 为 Fe(OH)2、C 为 FeCl3，由此可推出 B 中既有+3 价的 Fe、又有+2 价的 Fe，应为 Fe3O4，A 为 Fe。