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第三章复习提升-2022版化学必修1 人教版（新课标） 同步练习 （Word含解析）
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这是一份第三章复习提升-2022版化学必修1 人教版（新课标） 同步练习 （Word含解析），共14页。
本章复习提升
易混易错练
易错点1 不会利用平均值和极限思维计算金属与酸的反应
1.(2021辽宁沈阳二十八中高一月考,)由锌、铁、铝、镁4种金属中的两种组成的混合物10 g,与足量的盐酸反应,产生的氢气在标准状况下的体积为11.2 L,则混合物中一定含有的金属是 ( )
A.锌 B.铁 C.铝 D.镁
2.(2021黑龙江鹤岗一中高一检测,)有Na、Mg、Al、Fe、Cu五种金属,若两两混合,取混合物15 g与足量稀硫酸反应后完全溶解,产生标准状况下H2 11.2 L,求此混合物的组合方式最多有 ( )
A.6种 B.5种 C.4种 D.3种
易错点2 对Na2O、Na2O2的认识存在误区
3.(2021天津一中高一期中,)下列说法正确的是 ( )
①钠燃烧时发出黄色的火焰
②过氧化钠能与酸反应生成盐和水,所以过氧化钠是碱性氧化物
③过氧化钠能与水反应,所以过氧化钠可以作气体的干燥剂
④过氧化钠中阴、阳离子个数比为1∶1
⑤钠是一种很强的还原剂,钠可以把锆、铌等金属从它们的化合物的水溶液中置换出来
⑥Na2O2分别与水及CO2反应产生相同量的O2时,需要水和CO2的质量相等
⑦可用水来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2
⑧将足量的Na2O2、Na2O分别加到酚酞试液中,最终溶液均为红色
A.①②⑤⑦ B.①⑧
C.①②⑤⑧ D.①⑦
4.(2021河南洛阳一中高一月考,)下列叙述正确的是 ( )
①Na2O与Na2O2都能和水反应生成碱,它们都是碱性氧化物 ②钠与CuSO4溶液反应,可置换出单质铜 ③钠在常温下不容易被氧化 ④Na2O2可作供氧剂,而Na2O不行 ⑤向紫色石蕊试液中加入Na2O2粉末,溶液先变蓝后褪色,并有气泡生成 ⑥钠与浓NH4Cl溶液反应,放出的气体中含H2和NH3
A.都正确 B.②③④⑤
C.④⑤⑥ D.②⑤⑥
易错点3 碳酸盐、碳酸氢盐与酸的反应
5.(2020山东聊城一中高三期中,)向体积均为10 mL且物质的量浓度相同的两份NaOH溶液中分别通入一定量的CO2得到溶液甲和乙。向甲、乙两溶液中分别滴加0.1 mol·L-1盐酸,反应生成CO2体积(标准状况)与所加盐酸体积的关系如图所示。则下列叙述中正确的是 ( )
A.原NaOH溶液的物质的量浓度为0.05 mol·L-1
B.甲溶液中含有的溶质是Na2CO3、NaHCO3
C.当0
6.(2021湖南五市十校高一联考,)向一定量的Na2CO3溶液中缓慢滴加稀盐酸,并不断搅拌。随着盐酸的加入,溶液中各离子数目的变化与图中四条曲线的对应关系如图所示,其中能表示HCO3-的曲线是 ( )
A.a B.b C.c D.d
易错点4 对Fe2+、Fe3+的检验原理理解不透彻造成判断
错误
7.(2021福建三明一中高一月考,)证明某溶液中含有Fe2+而不含有Fe3+的实验方法是 ( )
A.依次滴加氯水和KSCN溶液,溶液显红色
B.先滴加KCSN溶液,无明显变化,再滴加氯水后显红色
C.通入氨气,产生白色沉淀,无红褐色沉淀
D.滴加酸性KMnO4溶液后溶液褪色
8.(2021湖北华中师大潜江附中高一月考,)某溶液中可能存在Mg2+、Fe2+、Fe3+,加入NaOH溶液,开始时有白色絮状沉淀生成然后迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,下列结论正确的是 ( )
A.一定有Fe2+,一定没有Fe3+、Mg2+
B.一定有Fe3+,一定没有Fe2+、Mg2+
C.一定有Fe3+,可能有Fe2+,一定没有Mg2+
D.一定有Fe2+,可能有Mg2+,一定没有Fe3+
思想方法练
“数形结合”思想在金属及其化合物相关计算中的应用
方法概述
数形结合思想是要通过“以形助数”或“以数解形”,即通过抽象思维与形象思维的结合,可以使复杂问题简单化,抽象问题具体化,从而起到提高学生思维能力的目的。金属及其化合物的计算中常涉及图像,正确分析图像中的横、纵坐标及特殊点所代表的含义或涉及的化学反应是“以形助数”或“以数解形”的典型。
1.(2021安徽芜湖一中高一月考,)向四瓶盛有相同物质的量的NaOH溶液中通入体积不同的CO2气体,得到①②③④四瓶溶液。分别向四瓶溶液中逐滴加入等体积、等浓度的盐酸,产生的气体体积V(CO2)与所加盐酸体积V(HCl)的关系如下图所示,且图②③④中分别有OAAB,则下列分析与判断正确的是(忽略CO2的溶解) (深度解析)
A.①中通入的CO2最少
B.③中的溶质只有NaHCO3
C.有两种溶质的是②和③
D.若④中OA>2AB,则有c(NaOH)>c(Na2CO3)
2.(2021江西赣州石城中学高一月考,)向含Al2(SO4)3和AlCl3的混合溶液中逐滴加入1 mol/L Ba(OH)2溶液至过量,加入Ba(OH)2溶液的体积和所得沉淀的物质的量的关系如图,下列说法不正确的是 (深度解析)
A.图中A点生成的沉淀是BaSO4和Al(OH)3
B.原混合液中c[Al2(SO4)3]∶c(AlCl3)=1∶2
C.AB段反应的离子方程式为3Ba2++2Al3++8OH-+3SO42- 3BaSO4↓+2AlO2-+4H2O
D.向D点溶液中通入CO2气体,立即产生白色沉淀
3.(2020陕西渭南尚德中学月考,)将一定质量的Mg和Al的混合物投入2.0 mol/L 250 mL稀硫酸中,固体全部溶解并产生气体。待反应完全后,向所得溶液中加入NaOH溶液,生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示。则下列说法正确的是 ( )
A.稀硫酸与金属反应完全,没有硫酸剩余
B.当加入氢氧化钠溶液体积为20 mL时,溶液中的溶质只有硫酸镁和硫酸铝
C.NaOH溶液的物质的量浓度为5 mol/L
D.生成气体的体积为10.08 L
4.(2020湖南衡阳八中高一上月考,)下图表示AlCl3溶液与NaOH溶液滴加过程中微粒数量的关系曲线。下列说法不正确的是 ( )
A.A线表示Al3+的物质的量的变化
B.x表示NaOH的物质的量
C.C线表示Al(OH)3的物质的量的变化
D.D线表示Al(OH)3的物质的量的变化
5.(2021甘肃会宁一中高一月考,)将镁、铝的混合物7.8 g溶于100 mL 6 mol/L的H2SO4溶液中,然后再滴加2 mol/L的NaOH溶液。请回答:(写出计算过程)
(1)若在滴加NaOH溶液的过程中,沉淀质量随加入NaOH溶液的体积变化如下图所示。当V1=200时,则金属粉末中,n(Mg)= mol,V2= 。
(2)若在滴加NaOH溶液的过程中,欲使Mg2+、Al3+刚好沉淀完全,则滴入NaOH溶液的体积为 mL。
答案全解全
易混易错练
1.C 标准状况下11.2 L氢气的物质的量n=11.2 L22.4 L/mol=0.5 mol,四种金属分别与盐酸反应生成0.5 mol H2,需要锌32.5 g,铁28 g,铝9 g,镁12 g,则混合物中一种金属的质量小于10 g,另一种金属的质量大于10 g,而小于10 g的只有铝,故一定有铝,选C。
易错分析 解答这类题目需要用到平均值和极限思维,如本题中,混合物与盐酸反应产生0.5 mol H2转移1 mol e-,根据极限思维,锌、铁、铝、镁4种金属各失去1 mol e-的物质的量分别为0.5 mol、0.5 mol、13 mol、0.5 mol,进而可以求算出各金属的质量。再根据平均值思想,确定混合物中金属的成分。
2.C 混合物15 g与足量稀硫酸反应后完全溶解,则混合物中没有铜,产生标准状况下氢气11.2 L,故n(H2)=11.2 L÷22.4 L/mol=0.5 mol,根据得失电子守恒,15 g金属提供电子的物质的量为0.5 mol×2=1 mol。提供1 mol电子需要Na的质量为23 g;提供1 mol电子需要Mg的质量为24 g×12=12 g;提供1 mol电子需要Al的质量为27 g×13=9 g;提供1 mol电子需要Fe的质量为56 g×12=28 g;故两两混合,可能的组合为Na与Mg,Na与Al,Fe与Mg,Fe与Al,共4种,故答案选C。
3.D ①钠的焰色为黄色,钠燃烧时发出黄色的火焰,故①正确;②Na2O2与酸反应不仅生成盐和水,还生成O2,故Na2O2不是碱性氧化物,故②错误;③Na2O2与水反应生成O2,会引入新的杂质,故③错误;④过氧化钠中含有的阳离子为Na+、阴离子为O22-,则过氧化钠中阴、阳离子个数比为1∶2,故④错误;⑤钠和锆、铌等金属盐溶液的反应是先和其中的水反应置换出氢气,不会置换出金属,故⑤错误;⑥Na2O2分别与水及CO2反应产生相同量的O2时,消耗的水和二氧化碳的物质的量相同,消耗水和CO2的质量不同,故⑥错误;⑦氧化钠和水反应生成氢氧化钠,过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气,若某Na2O粉末放入水中有气泡生成,可确定Na2O粉末中含有Na2O2,故⑦正确;⑧氧化钠加入酚酞试液中,溶液变红色,而过氧化钠加入酚酞溶液中,溶液先变红后褪色,故⑧错误;①⑦正确,故答案为D。
易错分析 (1)忽视氧化物的定义,误认为金属氧化物都是碱性氧化物,实际上,Na2O是碱性氧化物,Na2O2是过氧化物。
(2)误认为Na2O与Na2O2中的阴、阳离子的个数比不同,忽视了Na2O2中阴离子是O22-,Na2O与Na2O2中的阴、阳离子的个数比均为2∶1。
(3)误认为Na2O2与H2O或CO2发生反应时,氧化剂是Na2O2,还原剂是H2O或CO2,导致在电子得失判断或电子转移数目计算时出现错误。
(4)忽视了Na2O2的强氧化性,Na2O2能使酚酞溶液褪色。
4.C Na2O2不是碱性氧化物,①错误;钠与CuSO4溶液反应,先和水发生反应生成氢氧化钠和H2,氢氧化钠再与CuSO4反应生成氢氧化铜和硫酸钠,钠不能从CuSO4溶液中置换出单质铜,②错误;Na在常温下容易被氧化,③错误;Na2O2可与水或二氧化碳反应产生氧气,可作供氧剂,而Na2O不能作供氧剂,④正确;向紫色石蕊试液中加入Na2O2粉末,溶液先变蓝后褪色,并有气泡生成,⑤正确;钠与浓NH4Cl溶液反应时,Na先和H2O反应产生H2和NaOH,生成的NaOH和NH4+反应产生NH3,⑥正确。
5.B 在氢氧化钠溶液中通入一定量的二氧化碳后,溶液中溶质的组成可能是NaOH和Na2CO3、Na2CO3、Na2CO3和NaHCO3、NaHCO3四种情况,没有产生二氧化碳时的反应可能为OH-+H+ H2O和CO32-+H+ HCO3-,产生二氧化碳的反应为HCO3-+H+ H2O+CO2↑;加入50 mL盐酸时,恰好反应生成NaCl,HCl的物质的量等于NaOH的物质的量,所以c(NaOH)=0.05 L×0.1 mol·L-1÷0.01 L=0.5 mol·L-1,故A错误;根据图像知,甲溶液先发生离子反应:CO32-+H+ HCO3-,反应消耗盐酸10 mL,再发生离子反应:HCO3-+H+ H2O+CO2↑,反应消耗盐酸40 mL,所以甲溶液中含有的溶质是Na2CO3、NaHCO3,故B正确;由B项分析知,甲溶液中溶质为Na2CO3和NaHCO3,0
6.C 向一定量的Na2CO3溶液中缓慢滴加稀盐酸,先后发生反应:Na2CO3+HCl NaHCO3+NaCl,NaHCO3+HCl NaCl+H2O+CO2↑,则钠离子数目不变,a为Na+;碳酸根离子逐渐减少,直至为0,b为CO32-;碳酸氢根离子先增大后减小,c为HCO3-;随着盐酸的加入,Cl-不断增加,d为Cl-。
7.B 先滴加氯水,Fe2+被氧化成Fe3+,再滴加KSCN溶液,溶液显红色,无法证明原溶液中是否含有Fe3+,故A错误;滴加KSCN溶液,不显红色,说明原溶液中不含Fe3+,再滴加氯水后溶液显红色,说明滴加氯水后溶液中有Fe3+,证明原溶液中含有Fe2+,故B正确;通入氨气,产生白色沉淀,无红褐色沉淀,只能说明溶液中不含Fe3+,故C错误;滴加酸性KMnO4溶液后溶液褪色,说明溶液中含有还原性物质,但无法证明原溶液中含有Fe2+而不含Fe3+,D错误。
易错分析 这类题目解答过程中常出现检验试剂的选择错误及试剂的滴加顺序错误,例如:
(1)对含Fe2+而不含Fe3+的溶液检验时,试剂的滴加顺序错误。正确加入试剂的顺序为待测液 不变色 红色(含Fe2+、不含Fe3+)。
(2)对同时含有Fe2+和Fe3+的溶液的检验,忽视干扰因素易造成错误。Fe2+对检验Fe3+无干扰,可以滴加KSCN溶液检验Fe3+;Fe3+对检验Fe2+有干扰,不能加KSCN溶液检验Fe2+,通常向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液,溶液紫红色褪去说明含有Fe2+。
(3)检验铁的氧化物中是否有+2价铁时,检验试剂的滴加顺序错误,正确加入试剂的顺序为少量固体 溶液 紫红色褪去。
8.D 白色沉淀可能是Fe(OH)2、Mg(OH)2或它们的混合物;白色沉淀能变为灰绿色、最终变为红褐色,说明一定有Fe(OH)2生成,即原溶液中一定有Fe2+;Fe(OH)3呈红褐色,刚开始时无Fe(OH)3生成,即原溶液中不含Fe3+;又因红褐色可掩盖白色,则不能证明原溶液中是否含Mg2+;故一定有Fe2+,可能有Mg2+,一定没有Fe3+。
思想方法练
1.D 图①中加入盐酸立即有CO2生成,说明溶质只有NaHCO3,通入的CO2最多,故A错误;图③中OA=AB,说明溶质只有Na2CO3,故B错误;图②中OAAB,说明溶液中含有NaOH和Na2CO3两种溶质,若OA>2AB,说明中和NaOH消耗的HCl的量大于与Na2CO3反应生成NaHCO3消耗的HCl的量,则有c(NaOH)>c(Na2CO3),故D正确。
方法点津 要注意“数形结合思想”在解题过程中的应用,解答本类题的关键是根据题中图像,分析出溶液中的溶质,然后再根据CO2与碱的反应规律,得出正确结论。
2.C 向含Al2(SO4)3和AlCl3的混合溶液中逐滴加入1 mol/L Ba(OH)2溶液至过量,反应的实质是Al3+与OH-、Ba2+与SO42-之间的离子反应:Ba2++SO42- BaSO4↓,Al3++3OH- Al(OH)3↓,Al(OH)3+OH- AlO2-+2H2O,1 mol Al2(SO4)3中的Al3+、SO42-完全沉淀需要3 mol Ba(OH)2,故0A段是硫酸铝与氢氧化钡恰好反应生成硫酸钡、氢氧化铝沉淀,A点时SO42-完全沉淀,AB段为氯化铝与氢氧化钡的反应,B点时溶液中Al3+完全沉淀,产生沉淀达最大值,溶液中溶质为BaCl2,BC段为氢氧化铝与氢氧化钡反应,C点时氢氧化铝完全溶解。根据上述分析,A点生成的沉淀是BaSO4和Al(OH)3,故A正确;由图可知,Al2(SO4)3、AlCl3消耗的氢氧化钡的物质的量相等,为3 L×1 mol/L=3 mol,由3n[Al2(SO4)3]=n[Ba(OH)2]可知n[Al2(SO4)3]=1 mol,由n(AlCl3)∶n[Ba(OH)2]=2∶3可知n(AlCl3)=2 mol,原混合液中c[Al2(SO4)3]∶c(AlCl3)=1∶2,故B正确;AB段为氯化铝与氢氧化钡反应,故反应的离子方程式为Al3++3OH- Al(OH)3↓,故C错误;D点的溶液中含有Ba2+、AlO2-,通入二氧化碳立即产生白色沉淀,故D正确。
方法点津 本题的解题关键是结合图像中线的走向大致判断发生的化学反应,然后再根据各个特殊点,确定各阶段发生的反应及反应后的产物,注意从开始到A点相当于是硫酸铝与氢氧化钡反应生成硫酸钡、氢氧化铝沉淀。
3.C 加入20 mL氢氧化钠溶液时开始生成沉淀,说明金属与硫酸反应后的溶液中含有过量的氢离子,稀硫酸有剩余;当加入20 mL氢氧化钠溶液时,此时溶质为硫酸钠、硫酸铝和硫酸镁,故A、B错误。当加入200 mL氢氧化钠溶液时,此时溶质为硫酸钠,根据钠原子守恒及硫酸的物质的量可知氢氧化钠的物质的量为n(NaOH)=2n(Na2SO4)=2n(H2SO4)=2×2.0 mol/L×0.25 L=1 mol,该氢氧化钠溶液的浓度为c(NaOH)=1mol0.2 L=5 mol/L,故C正确。根据图像知,n[Al(OH)3]=0.35 mol-0.15 mol=0.2 mol,根据铝原子守恒知n[Al(OH)3]=n(Al)=0.2 mol;n[Mg(OH)2]=0.15 mol,根据镁原子守恒知n[Mg(OH)2]=n(Mg)=0.15 mol,根据得失电子守恒,生成氢气的物质的量为n(H2)=0.2mol×3+0.15mol×22=0.45 mol,标准状况下0.45 mol氢气的体积为22.4 L/mol×0.45 mol=10.08 L,由于气体所处状况未知,则氢气的体积不一定为10.08 L,故D错误。
4.D 假定向含有1 mol AlCl3的溶液中滴加NaOH溶液,首先发生反应Al3++3OH- Al(OH)3↓,Al3+完全沉淀,消耗3 mol OH-,生成1 mol Al(OH)3,然后发生反应Al(OH)3+OH- AlO2-+2H2O,沉淀完全溶解消耗1 mol OH-,生成1 mol AlO2-,前后两部分消耗的OH-的物质的量之比为3∶1;假定向含有4 mol NaOH的溶液中滴加AlCl3溶液,首先发生反应Al3++4OH- AlO2-+2H2O,OH-完全反应,1 mol Al3+生成1 mol AlO2-,然后发生反应Al3++3AlO2-+6H2O 4Al(OH)3↓,AlO2-完全反应,消耗13 mol Al3+,生成43 mol Al(OH)3,前后两部分消耗的Al3+的物质的量之比为1 mol∶13 mol=3∶1。由图像可知,该图表示向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液,则D线表示偏铝酸根离子的物质的量的变化。
5.答案 (1)0.1 700 (2)600
解析 (1)当V1=200时,此时溶液是MgSO4、Al2(SO4)3和Na2SO4的混合溶液,由Na+守恒可知,n(Na2SO4)=12n(NaOH)=12×0.2 L×2 mol/L=0.2 mol,设MgSO4为x mol,Al2(SO4)3为y mol,根据质量守恒有:①24x+27×2y=7.8,100 mL 6 mol/L的H2SO4溶液中含有硫酸的物质的量为6 mol/L×0.1 L=0.6 mol,根据SO42-守恒有:②x+3y=0.6-0.2=0.4,联立①②解得:x=0.1、y=0.1,所以金属粉末中n(Mg)=0.1 mol,n(Al)=0.2 mol;滴加NaOH溶液到V2 mL时,溶液是Na2SO4和NaAlO2的混合溶液,则n(NaOH)=2n(Na2SO4)+n(NaAlO2)=2n(H2SO4)+n(Al)=2×0.6 mol+0.2 mol=1.4 mol,NaOH溶液的浓度为2 mol/L,则V2=1.4mol2mol/L=0.7 L=700 mL。
(2)当溶液中Mg2+、Al3+恰好沉淀完全时,此时溶质是Na2SO4,则n(NaOH)=2n(Na2SO4)=2n(H2SO4)=2×0.6 mol=1.2 mol,所以需要氢氧化钠溶液体积为V(NaOH)=1.2mol2mol/L=0.6 L=600 mL。
本章复习提升
易混易错练
易错点1 不会利用平均值和极限思维计算金属与酸的反应
1.(2021辽宁沈阳二十八中高一月考,)由锌、铁、铝、镁4种金属中的两种组成的混合物10 g,与足量的盐酸反应,产生的氢气在标准状况下的体积为11.2 L,则混合物中一定含有的金属是 ( )
A.锌 B.铁 C.铝 D.镁
2.(2021黑龙江鹤岗一中高一检测,)有Na、Mg、Al、Fe、Cu五种金属,若两两混合,取混合物15 g与足量稀硫酸反应后完全溶解,产生标准状况下H2 11.2 L,求此混合物的组合方式最多有 ( )
A.6种 B.5种 C.4种 D.3种
易错点2 对Na2O、Na2O2的认识存在误区
3.(2021天津一中高一期中,)下列说法正确的是 ( )
①钠燃烧时发出黄色的火焰
②过氧化钠能与酸反应生成盐和水,所以过氧化钠是碱性氧化物
③过氧化钠能与水反应,所以过氧化钠可以作气体的干燥剂
④过氧化钠中阴、阳离子个数比为1∶1
⑤钠是一种很强的还原剂,钠可以把锆、铌等金属从它们的化合物的水溶液中置换出来
⑥Na2O2分别与水及CO2反应产生相同量的O2时,需要水和CO2的质量相等
⑦可用水来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2
⑧将足量的Na2O2、Na2O分别加到酚酞试液中,最终溶液均为红色
A.①②⑤⑦ B.①⑧
C.①②⑤⑧ D.①⑦
4.(2021河南洛阳一中高一月考,)下列叙述正确的是 ( )
①Na2O与Na2O2都能和水反应生成碱,它们都是碱性氧化物 ②钠与CuSO4溶液反应,可置换出单质铜 ③钠在常温下不容易被氧化 ④Na2O2可作供氧剂,而Na2O不行 ⑤向紫色石蕊试液中加入Na2O2粉末,溶液先变蓝后褪色,并有气泡生成 ⑥钠与浓NH4Cl溶液反应,放出的气体中含H2和NH3
A.都正确 B.②③④⑤
C.④⑤⑥ D.②⑤⑥
易错点3 碳酸盐、碳酸氢盐与酸的反应
5.(2020山东聊城一中高三期中,)向体积均为10 mL且物质的量浓度相同的两份NaOH溶液中分别通入一定量的CO2得到溶液甲和乙。向甲、乙两溶液中分别滴加0.1 mol·L-1盐酸,反应生成CO2体积(标准状况)与所加盐酸体积的关系如图所示。则下列叙述中正确的是 ( )
A.原NaOH溶液的物质的量浓度为0.05 mol·L-1
B.甲溶液中含有的溶质是Na2CO3、NaHCO3
C.当0
6.(2021湖南五市十校高一联考,)向一定量的Na2CO3溶液中缓慢滴加稀盐酸,并不断搅拌。随着盐酸的加入,溶液中各离子数目的变化与图中四条曲线的对应关系如图所示,其中能表示HCO3-的曲线是 ( )
A.a B.b C.c D.d
易错点4 对Fe2+、Fe3+的检验原理理解不透彻造成判断
错误
7.(2021福建三明一中高一月考,)证明某溶液中含有Fe2+而不含有Fe3+的实验方法是 ( )
A.依次滴加氯水和KSCN溶液,溶液显红色
B.先滴加KCSN溶液,无明显变化,再滴加氯水后显红色
C.通入氨气,产生白色沉淀,无红褐色沉淀
D.滴加酸性KMnO4溶液后溶液褪色
8.(2021湖北华中师大潜江附中高一月考,)某溶液中可能存在Mg2+、Fe2+、Fe3+,加入NaOH溶液,开始时有白色絮状沉淀生成然后迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,下列结论正确的是 ( )
A.一定有Fe2+,一定没有Fe3+、Mg2+
B.一定有Fe3+,一定没有Fe2+、Mg2+
C.一定有Fe3+,可能有Fe2+,一定没有Mg2+
D.一定有Fe2+,可能有Mg2+,一定没有Fe3+
思想方法练
“数形结合”思想在金属及其化合物相关计算中的应用
方法概述
数形结合思想是要通过“以形助数”或“以数解形”,即通过抽象思维与形象思维的结合,可以使复杂问题简单化,抽象问题具体化,从而起到提高学生思维能力的目的。金属及其化合物的计算中常涉及图像,正确分析图像中的横、纵坐标及特殊点所代表的含义或涉及的化学反应是“以形助数”或“以数解形”的典型。
1.(2021安徽芜湖一中高一月考,)向四瓶盛有相同物质的量的NaOH溶液中通入体积不同的CO2气体,得到①②③④四瓶溶液。分别向四瓶溶液中逐滴加入等体积、等浓度的盐酸,产生的气体体积V(CO2)与所加盐酸体积V(HCl)的关系如下图所示,且图②③④中分别有OA
A.①中通入的CO2最少
B.③中的溶质只有NaHCO3
C.有两种溶质的是②和③
D.若④中OA>2AB,则有c(NaOH)>c(Na2CO3)
2.(2021江西赣州石城中学高一月考,)向含Al2(SO4)3和AlCl3的混合溶液中逐滴加入1 mol/L Ba(OH)2溶液至过量,加入Ba(OH)2溶液的体积和所得沉淀的物质的量的关系如图,下列说法不正确的是 (深度解析)
A.图中A点生成的沉淀是BaSO4和Al(OH)3
B.原混合液中c[Al2(SO4)3]∶c(AlCl3)=1∶2
C.AB段反应的离子方程式为3Ba2++2Al3++8OH-+3SO42- 3BaSO4↓+2AlO2-+4H2O
D.向D点溶液中通入CO2气体,立即产生白色沉淀
3.(2020陕西渭南尚德中学月考,)将一定质量的Mg和Al的混合物投入2.0 mol/L 250 mL稀硫酸中,固体全部溶解并产生气体。待反应完全后,向所得溶液中加入NaOH溶液,生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示。则下列说法正确的是 ( )
A.稀硫酸与金属反应完全,没有硫酸剩余
B.当加入氢氧化钠溶液体积为20 mL时,溶液中的溶质只有硫酸镁和硫酸铝
C.NaOH溶液的物质的量浓度为5 mol/L
D.生成气体的体积为10.08 L
4.(2020湖南衡阳八中高一上月考,)下图表示AlCl3溶液与NaOH溶液滴加过程中微粒数量的关系曲线。下列说法不正确的是 ( )
A.A线表示Al3+的物质的量的变化
B.x表示NaOH的物质的量
C.C线表示Al(OH)3的物质的量的变化
D.D线表示Al(OH)3的物质的量的变化
5.(2021甘肃会宁一中高一月考,)将镁、铝的混合物7.8 g溶于100 mL 6 mol/L的H2SO4溶液中,然后再滴加2 mol/L的NaOH溶液。请回答:(写出计算过程)
(1)若在滴加NaOH溶液的过程中,沉淀质量随加入NaOH溶液的体积变化如下图所示。当V1=200时,则金属粉末中,n(Mg)= mol,V2= 。
(2)若在滴加NaOH溶液的过程中,欲使Mg2+、Al3+刚好沉淀完全,则滴入NaOH溶液的体积为 mL。
答案全解全
易混易错练
1.C 标准状况下11.2 L氢气的物质的量n=11.2 L22.4 L/mol=0.5 mol,四种金属分别与盐酸反应生成0.5 mol H2,需要锌32.5 g,铁28 g,铝9 g,镁12 g,则混合物中一种金属的质量小于10 g,另一种金属的质量大于10 g,而小于10 g的只有铝,故一定有铝,选C。
易错分析 解答这类题目需要用到平均值和极限思维,如本题中,混合物与盐酸反应产生0.5 mol H2转移1 mol e-,根据极限思维,锌、铁、铝、镁4种金属各失去1 mol e-的物质的量分别为0.5 mol、0.5 mol、13 mol、0.5 mol,进而可以求算出各金属的质量。再根据平均值思想,确定混合物中金属的成分。
2.C 混合物15 g与足量稀硫酸反应后完全溶解,则混合物中没有铜,产生标准状况下氢气11.2 L,故n(H2)=11.2 L÷22.4 L/mol=0.5 mol,根据得失电子守恒,15 g金属提供电子的物质的量为0.5 mol×2=1 mol。提供1 mol电子需要Na的质量为23 g;提供1 mol电子需要Mg的质量为24 g×12=12 g;提供1 mol电子需要Al的质量为27 g×13=9 g;提供1 mol电子需要Fe的质量为56 g×12=28 g;故两两混合,可能的组合为Na与Mg,Na与Al,Fe与Mg,Fe与Al,共4种,故答案选C。
3.D ①钠的焰色为黄色,钠燃烧时发出黄色的火焰,故①正确;②Na2O2与酸反应不仅生成盐和水,还生成O2,故Na2O2不是碱性氧化物,故②错误;③Na2O2与水反应生成O2,会引入新的杂质,故③错误;④过氧化钠中含有的阳离子为Na+、阴离子为O22-,则过氧化钠中阴、阳离子个数比为1∶2,故④错误;⑤钠和锆、铌等金属盐溶液的反应是先和其中的水反应置换出氢气,不会置换出金属,故⑤错误;⑥Na2O2分别与水及CO2反应产生相同量的O2时,消耗的水和二氧化碳的物质的量相同,消耗水和CO2的质量不同,故⑥错误;⑦氧化钠和水反应生成氢氧化钠,过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气,若某Na2O粉末放入水中有气泡生成,可确定Na2O粉末中含有Na2O2,故⑦正确;⑧氧化钠加入酚酞试液中,溶液变红色,而过氧化钠加入酚酞溶液中,溶液先变红后褪色,故⑧错误;①⑦正确,故答案为D。
易错分析 (1)忽视氧化物的定义,误认为金属氧化物都是碱性氧化物,实际上,Na2O是碱性氧化物,Na2O2是过氧化物。
(2)误认为Na2O与Na2O2中的阴、阳离子的个数比不同,忽视了Na2O2中阴离子是O22-,Na2O与Na2O2中的阴、阳离子的个数比均为2∶1。
(3)误认为Na2O2与H2O或CO2发生反应时,氧化剂是Na2O2,还原剂是H2O或CO2,导致在电子得失判断或电子转移数目计算时出现错误。
(4)忽视了Na2O2的强氧化性,Na2O2能使酚酞溶液褪色。
4.C Na2O2不是碱性氧化物,①错误;钠与CuSO4溶液反应,先和水发生反应生成氢氧化钠和H2,氢氧化钠再与CuSO4反应生成氢氧化铜和硫酸钠,钠不能从CuSO4溶液中置换出单质铜,②错误;Na在常温下容易被氧化,③错误;Na2O2可与水或二氧化碳反应产生氧气,可作供氧剂,而Na2O不能作供氧剂,④正确;向紫色石蕊试液中加入Na2O2粉末,溶液先变蓝后褪色,并有气泡生成,⑤正确;钠与浓NH4Cl溶液反应时,Na先和H2O反应产生H2和NaOH,生成的NaOH和NH4+反应产生NH3,⑥正确。
5.B 在氢氧化钠溶液中通入一定量的二氧化碳后,溶液中溶质的组成可能是NaOH和Na2CO3、Na2CO3、Na2CO3和NaHCO3、NaHCO3四种情况,没有产生二氧化碳时的反应可能为OH-+H+ H2O和CO32-+H+ HCO3-,产生二氧化碳的反应为HCO3-+H+ H2O+CO2↑;加入50 mL盐酸时,恰好反应生成NaCl,HCl的物质的量等于NaOH的物质的量,所以c(NaOH)=0.05 L×0.1 mol·L-1÷0.01 L=0.5 mol·L-1,故A错误;根据图像知,甲溶液先发生离子反应:CO32-+H+ HCO3-,反应消耗盐酸10 mL,再发生离子反应:HCO3-+H+ H2O+CO2↑,反应消耗盐酸40 mL,所以甲溶液中含有的溶质是Na2CO3、NaHCO3,故B正确;由B项分析知,甲溶液中溶质为Na2CO3和NaHCO3,0
6.C 向一定量的Na2CO3溶液中缓慢滴加稀盐酸,先后发生反应:Na2CO3+HCl NaHCO3+NaCl,NaHCO3+HCl NaCl+H2O+CO2↑,则钠离子数目不变,a为Na+;碳酸根离子逐渐减少,直至为0,b为CO32-;碳酸氢根离子先增大后减小,c为HCO3-;随着盐酸的加入,Cl-不断增加,d为Cl-。
7.B 先滴加氯水,Fe2+被氧化成Fe3+,再滴加KSCN溶液,溶液显红色,无法证明原溶液中是否含有Fe3+,故A错误;滴加KSCN溶液,不显红色,说明原溶液中不含Fe3+,再滴加氯水后溶液显红色,说明滴加氯水后溶液中有Fe3+,证明原溶液中含有Fe2+,故B正确;通入氨气,产生白色沉淀,无红褐色沉淀,只能说明溶液中不含Fe3+,故C错误;滴加酸性KMnO4溶液后溶液褪色,说明溶液中含有还原性物质,但无法证明原溶液中含有Fe2+而不含Fe3+,D错误。
易错分析 这类题目解答过程中常出现检验试剂的选择错误及试剂的滴加顺序错误,例如:
(1)对含Fe2+而不含Fe3+的溶液检验时,试剂的滴加顺序错误。正确加入试剂的顺序为待测液 不变色 红色(含Fe2+、不含Fe3+)。
(2)对同时含有Fe2+和Fe3+的溶液的检验,忽视干扰因素易造成错误。Fe2+对检验Fe3+无干扰,可以滴加KSCN溶液检验Fe3+;Fe3+对检验Fe2+有干扰,不能加KSCN溶液检验Fe2+,通常向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液,溶液紫红色褪去说明含有Fe2+。
(3)检验铁的氧化物中是否有+2价铁时,检验试剂的滴加顺序错误,正确加入试剂的顺序为少量固体 溶液 紫红色褪去。
8.D 白色沉淀可能是Fe(OH)2、Mg(OH)2或它们的混合物;白色沉淀能变为灰绿色、最终变为红褐色,说明一定有Fe(OH)2生成,即原溶液中一定有Fe2+;Fe(OH)3呈红褐色,刚开始时无Fe(OH)3生成,即原溶液中不含Fe3+;又因红褐色可掩盖白色,则不能证明原溶液中是否含Mg2+;故一定有Fe2+,可能有Mg2+,一定没有Fe3+。
思想方法练
1.D 图①中加入盐酸立即有CO2生成,说明溶质只有NaHCO3,通入的CO2最多,故A错误;图③中OA=AB,说明溶质只有Na2CO3,故B错误;图②中OA
方法点津 要注意“数形结合思想”在解题过程中的应用,解答本类题的关键是根据题中图像,分析出溶液中的溶质,然后再根据CO2与碱的反应规律,得出正确结论。
2.C 向含Al2(SO4)3和AlCl3的混合溶液中逐滴加入1 mol/L Ba(OH)2溶液至过量,反应的实质是Al3+与OH-、Ba2+与SO42-之间的离子反应:Ba2++SO42- BaSO4↓,Al3++3OH- Al(OH)3↓,Al(OH)3+OH- AlO2-+2H2O,1 mol Al2(SO4)3中的Al3+、SO42-完全沉淀需要3 mol Ba(OH)2,故0A段是硫酸铝与氢氧化钡恰好反应生成硫酸钡、氢氧化铝沉淀,A点时SO42-完全沉淀,AB段为氯化铝与氢氧化钡的反应,B点时溶液中Al3+完全沉淀,产生沉淀达最大值,溶液中溶质为BaCl2,BC段为氢氧化铝与氢氧化钡反应,C点时氢氧化铝完全溶解。根据上述分析,A点生成的沉淀是BaSO4和Al(OH)3,故A正确;由图可知,Al2(SO4)3、AlCl3消耗的氢氧化钡的物质的量相等,为3 L×1 mol/L=3 mol,由3n[Al2(SO4)3]=n[Ba(OH)2]可知n[Al2(SO4)3]=1 mol,由n(AlCl3)∶n[Ba(OH)2]=2∶3可知n(AlCl3)=2 mol,原混合液中c[Al2(SO4)3]∶c(AlCl3)=1∶2,故B正确;AB段为氯化铝与氢氧化钡反应,故反应的离子方程式为Al3++3OH- Al(OH)3↓,故C错误;D点的溶液中含有Ba2+、AlO2-,通入二氧化碳立即产生白色沉淀,故D正确。
方法点津 本题的解题关键是结合图像中线的走向大致判断发生的化学反应,然后再根据各个特殊点,确定各阶段发生的反应及反应后的产物,注意从开始到A点相当于是硫酸铝与氢氧化钡反应生成硫酸钡、氢氧化铝沉淀。
3.C 加入20 mL氢氧化钠溶液时开始生成沉淀,说明金属与硫酸反应后的溶液中含有过量的氢离子,稀硫酸有剩余;当加入20 mL氢氧化钠溶液时,此时溶质为硫酸钠、硫酸铝和硫酸镁,故A、B错误。当加入200 mL氢氧化钠溶液时,此时溶质为硫酸钠,根据钠原子守恒及硫酸的物质的量可知氢氧化钠的物质的量为n(NaOH)=2n(Na2SO4)=2n(H2SO4)=2×2.0 mol/L×0.25 L=1 mol,该氢氧化钠溶液的浓度为c(NaOH)=1mol0.2 L=5 mol/L,故C正确。根据图像知,n[Al(OH)3]=0.35 mol-0.15 mol=0.2 mol,根据铝原子守恒知n[Al(OH)3]=n(Al)=0.2 mol;n[Mg(OH)2]=0.15 mol,根据镁原子守恒知n[Mg(OH)2]=n(Mg)=0.15 mol,根据得失电子守恒,生成氢气的物质的量为n(H2)=0.2mol×3+0.15mol×22=0.45 mol,标准状况下0.45 mol氢气的体积为22.4 L/mol×0.45 mol=10.08 L,由于气体所处状况未知,则氢气的体积不一定为10.08 L,故D错误。
4.D 假定向含有1 mol AlCl3的溶液中滴加NaOH溶液,首先发生反应Al3++3OH- Al(OH)3↓,Al3+完全沉淀,消耗3 mol OH-,生成1 mol Al(OH)3,然后发生反应Al(OH)3+OH- AlO2-+2H2O,沉淀完全溶解消耗1 mol OH-,生成1 mol AlO2-,前后两部分消耗的OH-的物质的量之比为3∶1;假定向含有4 mol NaOH的溶液中滴加AlCl3溶液,首先发生反应Al3++4OH- AlO2-+2H2O,OH-完全反应,1 mol Al3+生成1 mol AlO2-,然后发生反应Al3++3AlO2-+6H2O 4Al(OH)3↓,AlO2-完全反应,消耗13 mol Al3+,生成43 mol Al(OH)3,前后两部分消耗的Al3+的物质的量之比为1 mol∶13 mol=3∶1。由图像可知,该图表示向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液,则D线表示偏铝酸根离子的物质的量的变化。
5.答案 (1)0.1 700 (2)600
解析 (1)当V1=200时,此时溶液是MgSO4、Al2(SO4)3和Na2SO4的混合溶液,由Na+守恒可知,n(Na2SO4)=12n(NaOH)=12×0.2 L×2 mol/L=0.2 mol,设MgSO4为x mol,Al2(SO4)3为y mol,根据质量守恒有:①24x+27×2y=7.8,100 mL 6 mol/L的H2SO4溶液中含有硫酸的物质的量为6 mol/L×0.1 L=0.6 mol,根据SO42-守恒有:②x+3y=0.6-0.2=0.4,联立①②解得:x=0.1、y=0.1,所以金属粉末中n(Mg)=0.1 mol,n(Al)=0.2 mol;滴加NaOH溶液到V2 mL时,溶液是Na2SO4和NaAlO2的混合溶液,则n(NaOH)=2n(Na2SO4)+n(NaAlO2)=2n(H2SO4)+n(Al)=2×0.6 mol+0.2 mol=1.4 mol,NaOH溶液的浓度为2 mol/L,则V2=1.4mol2mol/L=0.7 L=700 mL。
(2)当溶液中Mg2+、Al3+恰好沉淀完全时,此时溶质是Na2SO4,则n(NaOH)=2n(Na2SO4)=2n(H2SO4)=2×0.6 mol=1.2 mol,所以需要氢氧化钠溶液体积为V(NaOH)=1.2mol2mol/L=0.6 L=600 mL。
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