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单元质检卷(三) 金属及其化合物
(时间:45分钟 满分:100分)
可能用到的相对原子质量:H 1 O 16 Na 23 Fe 56 Cu 64
一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.(2016上海化学)下列各组混合物,使用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂不能分离的是( )
A.氧化镁中混有氧化铝
B.氯化铝溶液中混有氯化铁
C.氧化铁中混有二氧化硅
D.氯化亚铁溶液中混有氯化铜
2.下列实验操作、现象和结论均正确的是( )
选项
操作
可能的现象
结论
A
向某溶液中先滴加少量氯水,再滴加KSCN溶液
溶液变为红色
溶液中一定含有Fe2+
B
向酚酞溶液中加入过量的Na2O2
溶液先变红后褪色
Na2O2与水反应生成的碱有漂白性
C
将表面氧化的铜丝从酒精灯的外焰慢慢移向内焰
黑色的铜丝变红
CuO被内焰中的乙醇蒸气还原
D
向饱和Na2CO3溶液中通入CO2
有晶体析出
溶解度:
NaHCO3>
Na2CO3
3.将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中,生成沉淀与通入CO2的量的关系可表示为( )
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4.某同学利用下列实验探究金属铝与铜盐溶液的反应:
下列说法正确的是( )
A.由实验1可以得出结论:金属铝的活泼性弱于金属铜
B.实验2中生成红色物质的离子方程式为Al+Cu2+Al3++Cu
C.溶液中阴离子种类不同是导致实验1、2出现不同现象的原因
D.由上述实验可推知:用砂纸打磨后的铝片分别与H+浓度均为0.2 mol·L-1的盐酸和硫酸溶液反应,后者更剧烈
5.过氧化钠具有强氧化性,遇木炭、铝粉等还原性物质时可燃烧。下列有关说法不正确的是( )
A.Na2O2与CO2反应时,Na2O2是氧化剂,CO2是还原剂
B.1 mol过氧化钠中阴离子数目为NA
C.过氧化钠与木炭、铝粉反应时,过氧化钠均表现出强氧化性
D.过氧化钠与二氧化硫反应时可生成硫酸钠
6.(2017山东淄博模拟)下列类比关系正确的是( )
A.AlCl3溶液与过量NaOH溶液反应生成Al,与过量氨水反应也生成Al
B.Al与Fe2O3能发生铝热反应,则与MnO2也能发生铝热反应
C.Fe与Cl2反应生成FeCl3,Fe与I2反应可生成FeI3
D.Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2,则与SO2反应可生成Na2SO3和O2
7.(2017贵州遵义一模)下列各组物质中,满足表中图示物质在一定条件下能一步转化的组合有( )
序号
X
Y
Z
W
①
Cu
CuSO4
Cu(OH)2
CuO
②
Na
NaOH
Na2CO3
NaCl
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③
Al
AlCl3
Al(OH)3
Al2O3
④
Fe
FeCl3
FeCl2
Fe(OH)2
A.②③ B.①③④ C.①④ D.①②③
8.铜是一种紫红色金属,被称作“电器工业的主角”。铜主要是用黄铜矿炼制,焙烧时发生反应2CuFeS2+O2Cu2S+2FeS+SO2,其简单流程如图所示,下列说法正确的是( )
A.焙烧时硫元素全部转化为二氧化硫
B.在焙烧时氧化剂只有氧气
C.粗铜精炼时用粗铜做阴极
D.Cu2S可用于火法炼制铜
9.A、B、C三种物质中均含有同一种元素M,它们之间有如图所示的转化关系(部分反应物已略去)。A为一种金属单质,反应①②③均为化合反应,反应④为置换反应。下列有关说法不正确的是( )
A.①中所加试剂可能是氯气
B.③中需要加具有氧化性的试剂
C.A与稀硝酸反应一定能实现元素M在①中发生的价态变化
D.元素M在②中发生的价态变化也能通过加碘化钾溶液实现
10.(2017湖北仙桃模拟)下列各组物质发生化学反应时,由于反应物的用量不同而导致生成不同产物的是( )
①CO2与NaOH溶液 ②盐酸与偏铝酸钠溶液
③NaHCO3溶液与盐酸 ④高温下焦炭与⑤AlCl3溶液与氢氧化钠溶液 ⑥铁与稀硝酸
A.①③④⑤⑥ B.①②④⑤⑥
C.①④ D.①②④⑤
二、非选择题(本题共4个小题,共50分)
11.(11分)钠的化合物在自然界广泛存在,并有重要用途。
(1)过氧化钠是钠的氧化物,写出过氧化钠中阴离子的电子式: 。
(2)把一定量过氧化钠和未知量碳酸氢钠混合物放置在密闭体系中,充分加热后,排出气体,固体残留物中一定含有的物质是 (写化学式)。
(3)工业上可采取金属钠氧化法制取过氧化钠,其流程如下:
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NaNa2ONa2O2
如果把一定质量的过氧化钠按下列流程处理:
78 g Na2O2222 g A(固体)
写出A物质的化学式: 。
(4)熔融态的过氧化钠是非常好的氧化剂,可用于工业上氧化FeSO4制高铁酸钠(Na2FeO4)(称为干法制备),干法制备中每1 mol FeSO4参加反应转移4 mol电子,产物中还有氧气生成。写出干法制取高铁酸钠的化学方程式: 。
12.(2016课标全国Ⅱ)(15分)某班学生用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。回答下列问题:
(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成0.1 mol·L-1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是 。
(2)甲组学生取2 mL FeCl2溶液,加入几滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液变红,说明Cl2可将Fe2+氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为
。
(3)乙组学生认为甲组的实验不够严谨,该组学生在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油,再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液,溶液变红,煤油的作用是 。
(4)丙组学生取10 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液,加入6 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液混合。分别取2 mL 此溶液于3支试管中进行如下实验:
①第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置,CCl4层显紫色;
②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液,生成蓝色沉淀;
③第三支试管中加入1滴KSCN溶液,溶液变红。
实验②检验的离子是 (填离子符号);实验①和③说明:在I-过量的情况下,溶液中仍含有 (填离子符号),由此可以证明该氧化还原反应为 。
(5)丁组学生向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式为 ;一段时间后,溶液中有气泡出现,并放热,随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是 ;生成沉淀的原因是
(用平衡移动原理解释)。
13.(11分)如图是一些常见的单质、化合物之间的转化关系图,有些反应中的部分物质被略去。反应①常被应用于野外焊接钢轨,②是工业上重要的反应之一。
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请回答下列问题:
(1)H中含有的化学键类型是 。
(2)上述框图所示的反应中,既属于化合反应,又属于氧化还原反应的反应共有 个;反应③的离子方程式为 。
(3)25 ℃时,以Pt为电极电解含有少量酚酞的F的饱和溶液,若在溶液变红的一极收集到0.2 g气体,则此时溶液的pH是 (假设溶液的体积为2 L且不考虑电解后溶液体积的变化)。
(4)J溶液显 (填“酸”“碱”或“中”)性,原因是
(用离子方程式表示)。
14.(13分)(1)碘循环工艺不仅能吸收SO2降低环境污染,同时又能制得氢气,具体流程如图:
①用离子方程式表示反应器中发生的反应 。
②用化学平衡移动的原理分析,在HI分解反应中使用膜反应器分离出H2的目的是
。
③用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH表示),NiO(OH)作为电池正极材料,KOH溶液作为电解质溶液,可制得高容量、长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为Ni(OH)2+M
NiO(OH)+MH,电池放电时,负极电极反应式为 ;充电完成时,全部转化为NiO(OH),若继续充电,将在一个电极产生O2,O2扩散到另一个电极发生电极反应而被消耗,从而避免产生的气体引起电池爆炸,此时,阴极电极反应式为
。
(2)在精炼铜的过程中,电解质溶液中c(Fe2+)、c(Zn2+)会逐渐增大而影响进一步电解。
几种物质的溶度积常数(Ksp)如下表:
物质
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Zn(OH)2
Cu(OH)2
Ksp
8.0×10-16
4.0×10-38
3.0×10-17
2.2×10-20
①调节电解液的pH是除去杂质离子的常用方法。根据上表中溶度积数据判断,含有等物质的量浓度Fe2+、Zn2+、Fe3+、Cu2+的溶液,随pH升高最先沉淀下来的离子是 。
②除去杂质离子的一种方案是先加入过量的H2O2溶液,再调节pH到4左右,加入H2O2的目的是 。加入H2O2后发生反应的离子方程式为 。
参考答案
单元质检卷(三) 金属及其化合物
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1.D A项,加入过量NaOH溶液,过滤后洗涤沉淀,就得到纯净的MgO;B项,向溶液中加入过量的NaOH溶液,过滤,然后向溶液中加入适量的盐酸,过滤,得到Al(OH)3,再加入适量的盐酸溶解,就得到氯化铝溶液;C项,加入过量的NaOH溶液,然后过滤、洗涤沉淀,就得到纯净的氧化铁;D项,二者都可以与NaOH溶液反应,当向得到的沉淀中再加入盐酸时,二者都溶解,不能分离,符合题意。
2.C 溶液变红,原溶液中可能有Fe3+,不一定有Fe2+,A项错误;2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑,溶液先变红说明过氧化钠与水反应生成了碱,后褪色说明生成了H2O2,H2O2具有强氧化性,能把有色物质氧化漂白,结论错误,B项错误;酒精灯内焰温度低,有挥发出的乙醇,氧化铜与乙醇发生反应:CH3CH2OH+CuOCH3CHO+Cu+H2O,黑色铜丝变成红色,CuO被乙醇蒸气还原,C项正确;向饱和Na2CO3溶液中通入CO2发生反应:Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3↓,NaHCO3的溶解度小于Na2CO3,D项错误。
3.D 将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中,发生反应的先后顺序为Ba(OH)2+CO2BaCO3↓+H2O、2KOH+CO2K2CO3+H2O、2KAlO2+CO2+3H2O2Al(OH)3↓+K2CO3、K2CO3+CO2+H2O2KHCO3、BaCO3+CO2+H2OBa(HCO3)2,根据物质的溶解性可知,只有D项符合题意。
4.C A项,金属铝的活泼性强于铜;B项,电荷不守恒,正确的离子方程式为3Cu2++2Al3Cu+2Al3+;C项,对比实验1、2可知,产生不同现象的原因是溶液中的阴离子不同;D项,由实验可知,Cl-可以加快Al的反应,所以用砂纸打磨后的铝片与盐酸反应更剧烈。
5.A 过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气,反应中过氧化钠既是氧化剂也是还原剂,A项错误;过氧化钠电子式为
Na+]2-Na+,则1 mol过氧化钠中阴离子数目为NA,B项正确;过氧化钠具有强氧化性,铝、碳具有还原性,C项正确;过氧化钠具有强氧化性,二氧化硫具有还原性,过氧化钠与二氧化硫反应生成硫酸钠,该反应的化学方程式为Na2O2+SO2Na2SO4,D项正确。
6.B 氯化铝溶液与过量氨水反应生成氢氧化铝沉淀,Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3N,A项错误;铝热反应是利用铝的还原性获得某些高熔点的金属单质,并且放出大量的热,Al与Fe2O3能发生铝热反应,与MnO2也能发生铝热反应,B项正确;碘单质氧化性弱,Fe与I2反应只能生成FeI2 ,C项错误;过氧化钠具有强氧化性,与二氧化硫反应生成硫酸钠,D项错误。本题易错选D。错因:只认为CO2与SO2都是酸性氧化物,而忽略了SO2具有较强还原性,能被Na2O2氧化。根据此题可将相关知识作一总结:如二氧化碳与NaOH溶液反应,当二氧化碳少量时,生成了Na2CO3和H2O,当CO2过量时,则生成了NaHCO3,SO2
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与NaOH溶液的反应类似;将二氧化碳通入NaClO溶液中时,无论二氧化碳少量还是过量,都生成了HClO和NaHCO3,原因是酸性:H2CO3>HClO>HC,但将SO2通入NaClO溶液时,发生的是较复杂的氧化还原反应。在复习时,既要掌握反应的一般规律,又要关注反应的特殊性。
7.D ①CuCuSO4Cu(OH)2CuOCu,符合转化,①正确;②NaNaOHNa2CO3NaClNa,符合转化,②正确;③AlAlCl3Al(OH)3Al2O3Al,③正确;④Fe(OH)2不能一步转化为Fe,④错误;故选D。
8.D 焙烧时还生成金属硫化物,部分硫元素转化为二氧化硫,A项错误;焙烧时Cu元素由+2价降低为+1价,部分S元素由-2价升高到+4价,氧气中O元素由0价降低为-2价,则氧化剂为氧气和CuFeS2,B项错误;粗铜精炼时粗铜与电源正极相连,则粗铜为阳极,C项错误;火法炼铜的原理为Cu2S+O22Cu+SO2,则Cu2S可用于火法炼制铜,D项正确。
9.C 若①中所加试剂是氯气,A可能为Fe,Fe与Cl2反应生成的B为FeCl3,反应②为FeCl3与Fe反应,生成的C为FeCl2,反应③为FeCl2与Cl2反应生成FeCl3,反应④为Fe与盐酸反应生成FeCl2,A项正确;反应③为Fe2+转化为Fe3+,需要加入具有氧化性的试剂,B项正确;如Fe过量,Fe与稀硝酸反应生成Fe(NO3)2,不能转化为Fe3+,C项错误;反应②为Fe3+转化为Fe2+,Fe3+能氧化I-,所以通过加入碘化钾溶液可以实现,D项正确。
10.B ①向氢氧化钠溶液中通入二氧化碳,当二氧化碳不足量时,二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠,当二氧化碳过量时,二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸氢钠,反应物用量不同而导致生成不同产物,故①正确;②盐酸与偏铝酸钠溶液反应,盐酸不足生成氢氧化铝和氯化钠,若盐酸过量,则生成氯化铝和氯化钠,反应物用量不同而导致生成不同产物,故②正确;③NaHCO3溶液与盐酸混合,反应只能生成氯化钠、二氧化碳和水,故③错误;④当氧气不足时,碳与氧气反应生成一氧化碳,当氧气过量时,碳与氧气反应生成二氧化碳,反应物用量不同而导致生成不同产物,故④正确;⑤AlCl3溶液与氢氧化钠溶液混合,氢氧化钠不足时生成氢氧化铝沉淀,氢氧化钠过量时生成偏铝酸钠,反应物用量不同而导致生成不同产物,故⑤正确;⑥铁与过量稀硝酸反应生成硝酸铁、一氧化氮和水,过量的铁与稀硝酸反应生成硝酸亚铁、一氧化氮和水,反应物用量不同产物不同,⑥正确;故选B。
11.答案 (1)]2- (2)Na2CO3 (3)Na2O2·8H2O
(4)FeSO4+4Na2O2Na2FeO4+2Na2O+Na2SO4+O2↑
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解析 (2)NaHCO3无论量多少,分解生成的CO2优先与Na2O2反应,肯定有Na2CO3生成。(3)Na2O2与水蒸气反应只生成A,应为Na2O2的结晶水合物,所以结晶水的物质的量==8 mol,所以A的化学式为Na2O2·8H2O。
12.答案 (1)防止Fe2+被氧化 (2)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响) (4)Fe2+ Fe3+ 可逆反应 (5)2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O Fe3+催化H2O2分解产生O2 H2O2分解反应放热,促进Fe3+的水解平衡正向移动
解析 (1)Fe2+具有还原性,可被空气中的O2氧化,所以配制FeCl2溶液时加少量铁屑可防止Fe2+被氧化。
(2)Cl2可将Fe2+氧化为Fe3+,Cl2自身被还原为Cl-,反应的离子方程式为Cl2+2Fe2+2Cl-+2Fe3+。
(3)煤油不溶于水,且其密度比水的小,可覆盖在FeCl2溶液上面以隔绝空气,防止Fe2+被氧化。
(4)实验②中加入K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀,说明溶液中含有Fe2+;实验③中加入KSCN溶液,溶液变红,说明溶液中含有Fe3+,Fe3+和I-发生反应2Fe3++2I-2Fe2++I2,在I-过量的情况下,当Fe3+和I2共存时说明Fe3+和I-间发生的是可逆反应。
(5)H2O2与FeCl2间发生的离子反应为H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O。生成的Fe3+可作H2O2分解的催化剂,H2O2分解产生氧气,同时反应放热又促进Fe3+的水解,从而生成红褐色的Fe(OH)3沉淀。
13.答案 (1)共价键、离子键 (2)3 Al2O3+2OH-2Al+H2O (3)13 (4)酸 Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+
解析 铝热反应常被用来焊接钢轨,所以①为铝热反应;②是重要的工业反应之一,由②的条件知其可能为电解饱和食盐水的反应。则A为Al,C为Al2O3,D为Fe,E为NaAlO2,F为NaCl,G为Cl2,H为NaOH,I为H2,J为FeCl3,K为FeCl2,M为Fe(OH)2,N为Fe(OH)3,B为Fe2O3。
(1)H是氢氧化钠,含有离子键和共价键。
(2)在上述反应中,铁与氯气的反应、氯化铁与铁的反应、氢氧化亚铁与氧气和水的反应都是化合反应且是氧化还原反应,共3个;反应③是氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠。
(3)电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,阴极是氢离子放电产生氢气,同时溶液变红色,所以氢气的质量是0.2 g,物质的量是0.1 mol,则氢氧化钠的物质的量是0.2 mol,所以氢氧根离子的浓度是0.1 mol·L-1,则溶液的pH=13。
(4)J为氯化铁,氯化铁溶液中铁离子的水解使溶液呈酸性。
14.答案 (1)①SO2+I2+2H2OS+2I-+4H+
②HI分解为可逆反应,及时分离出产物H2,有利于反应正向进行
③MH+OH--e-H2O+M O2+2H2O+4e-4OH-
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(2)①Fe3+ ②将Fe2+氧化为Fe3+ 2Fe2++2H++H2O22Fe3++2H2O
解析 (1)①从流程图可知,在反应器中I2氧化SO2生成硫酸和HI,反应的离子方程式为SO2+I2+2H2OS+2I-+4H+。②HI分解反应为可逆反应,则使用膜反应器分离出H2的目的是及时分离出产物H2,有利于反应正向进行。③负极反应物MH失去电子,生成的H+在碱性条件下生成H2O,电极反应式为MH-e-+OH-H2O+M。阴极的电极反应有两个,第一阶段是充电时的反应式,阴极上电极反应式为M+H2O+e-MH+OH-,第二阶段为吸收氧气的电极反应式,由题意知氧气在阴极上被还原,由电解质溶液呈碱性可知氧气被还原为OH-,所以其电极反应式为2H2O+O2+4e-4OH-。
(2)①根据表中氢氧化物的溶度积可知,氢氧化铁的溶度积最小,其溶解度最小,所以随pH升高最先沉淀的离子是Fe3+;②H2O2能够将溶液中的亚铁离子氧化成铁离子,反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O。
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