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2022届高考大一轮复习化学单元质检卷3金属及其化合物
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这是一份2022届高考大一轮复习化学单元质检卷3金属及其化合物，共7页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
单元质检卷第6页
可能用到的相对原子质量:H 1 O 16 Na 23 Mg 24 Fe 56
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.(2018江苏化学)下列有关物质性质与用途具有对应关系的是( )。
A.NaHCO3受热易分解,可用于制胃酸中和剂
B.SiO2熔点高、硬度大,可用于制光导纤维
C.Al2O3是两性氧化物,可用作耐高温材料
D.CaO能与水反应,可用作食品干燥剂
答案:D
解析:A项,NaHCO3用于制胃酸中和剂应用的是NaHCO3能与胃酸反应生成NaCl、CO2和H2O这一性质,与NaHCO3受热易分解无关;B项,SiO2用于制光导纤维与其熔点、硬度等性质无关;C项,Al2O3用作耐高温材料是因为其熔点高,与其是两性氧化物无关。
2.下列实验操作、现象和结论均正确的是( )。
答案:C
解析: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.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( )。
答案:D
解析: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.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 ml·L-1的盐酸和硫酸溶液反应,后者更剧烈
答案:C
解析: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.下列实验中,所加固体可以完全溶解的是( )。
A.在H2O2溶液中加入少量MnO2粉末
B.将一小块铝片投入足量NaOH溶液中
C.将少量氢氧化铝加入足量的浓氨水中
D.常温下将一小块铁片投入足量浓硝酸中
答案:B
解析:二氧化锰作催化剂,固体不会溶解,A项不符合题意;Al与足量NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,固体Al可完全溶解,B项符合题意;氨水不能溶解氢氧化铝,固体不会溶解,C项不符合题意;常温下,铁遇浓硝酸发生钝化,生成致密的氧化膜阻止反应的进一步发生,则固体不能完全溶解,D项不符合题意。
6.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
答案:B
解析: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.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( )。
A.②③B.①③④C.①④D.①②③
答案:D
解析: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.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
答案:D
解析: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.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
答案:C
解析: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.(2018全国Ⅰ)磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属,其流程如下:
下列叙述错误的是( )。
A.合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用
B.从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li
C.“沉淀”反应的金属离子为Fe3+
D.上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠
答案:D
解析:合理处理废旧电池符合绿色化学的要求,也符合可持续发展的理念,A项正确;从流程图中可以看出,金属元素Li、Al、Fe都得到了回收,B项正确;含Li、P、Fe等的滤液中含有Fe3+,因此向含有Li、P、Fe等的滤液中加碱液,可得到Fe(OH)3沉淀,C项正确;Li2CO3为微溶物,而Li2SO4为可溶物,所以流程中不能用硫酸钠代替碳酸钠,D项错误。
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:
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 ml FeSO4参加反应转移4 ml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: 。
答案:(1)]2- (2)Na2CO3 (3)Na2O2·8H2O
(4)FeSO4+4Na2O2Na2FeO4+2Na2O+Na2SO4+O2↑
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 ml,所以A的化学式为Na2O2·8H2O。
12.(2020全国Ⅰ改编)(15分)为验证不同化合价铁元素的氧化还原能力,利用下列电池装置进行实验。
回答下列问题:
(1)由FeSO4·7H2O固体配制0.10 ml·L-1 FeSO4溶液,需要的仪器有药匙、玻璃棒、 (从下列图中选择,写出名称)。
(2)电池装置中,盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应,并且电迁移率(u∞)应尽可能地相近。根据下表数据,盐桥中应选择 作为电解质。
(3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知,盐桥中的阳离子进入 电极溶液中。
(4)电池反应一段时间后,测得铁电极溶液中c(Fe2+)增加了0.02 ml·L-1。石墨电极上未见Fe析出。可知,石墨电极溶液中c(Fe2+)= 。(两电极电解质溶液体积相等)
(5)根据(3)、(4)实验结果,可知石墨电极的电极反应式为 ,铁电极的电极反应式为 。因此,验证了Fe2+氧化性小于 ,还原性小于 。
(6)实验前需要对铁电极表面活化。在FeSO4溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液,将铁电极浸泡一段时间,铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是 。
答案:(1)烧杯、量筒、托盘天平
(2)KCl
(3)石墨
(4)0.09 ml·L-1
(5)Fe3++e-Fe2+ Fe-2e-Fe2+ Fe3+ Fe
(6)取少量溶液,滴入KSCN溶液,不出现血红色
解析:(2)选择盐桥中电解质,必须满足题给信息要求——盐桥中的阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应,并且电迁移率(u∞)应尽可能地相近。故阳离子不能选择Ca2+,阴离子不能选择HC、N,只有KCl最为合适。
(4)根据两个电极得失电子守恒,当铁电极溶液中c(Fe2+)增加0.02 ml·L-1时,石墨电极发生反应:Fe3++e-Fe2+,可计算出石墨电极溶液中c(Fe2+)增加0.04 ml·L-1,故此时石墨电极溶液中c(Fe2+)=0.09 ml·L-1。
(5)依据上面分析,即可分别写出石墨电极、铁电极的电极反应式。由于负极(铁电极)是单质铁失电子,而不是Fe2+失电子,则还原性Fe2+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。
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)。
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 ml,则氢氧化钠的物质的量是0.2 ml,所以氢氧根离子的浓度是0.1 ml·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.(13分)工业上利用氯碱工业中的固体废物盐泥[主要成分为Mg(OH)2、CaCO3、BaSO4,除此之外还有NaCl、Al(OH)3、Fe(OH)3、Mn(OH)2等]与废稀硫酸反应制备七水硫酸镁,产率高,既处理了三废,又有经济效益。其工艺流程如下:
已知:ⅰ.部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH
ⅱ.两种盐的溶解度曲线
根据以上流程图并参考表格pH数据和溶解度曲线,请回答下列问题。
(1)酸解时,加入的酸为 ,在酸解过程中,想增大酸解速率,请提出两种可行的措施:
、 。
(2)加入的NaClO可与Mn2+反应产生MnO2沉淀,该反应的离子方程式是 。
(3)本工艺流程多次用到抽滤操作,其优点在于 ,四次抽滤时:抽滤①所得滤渣 A的成分为 、CaSO4;抽滤②所得滤渣B的成分为MnO2、 、 ;抽滤③前滤液C中主要杂质阳离子的检验方法是 ;抽滤④将产品抽干。
(4)依据溶解度曲线,操作M应采取的方法是适当浓缩, 。
(5)每制备1 t MgSO4·7H2O,需要消耗盐泥2 t。若生产过程中的转化率为70%,则盐泥中镁(以氢氧化镁计)的质量分数约为 。
答案:(1)硫酸 升温 把盐泥粉碎、搅拌等
(2)Mn2++ClO-+H2OMnO2↓+2H++Cl-
(3)速度快 BaSO4 Fe(OH)3 Al(OH)3 焰色反应
(4)趁热过滤
(5)16.8%(17%也可)
解析:(1)因最终产物为MgSO4·7H2O,所以酸解时应加入硫酸,为增大酸解速率,可采用粉碎、搅拌或适当加热等措施。
(2)已知NaClO可与Mn2+反应产生MnO2沉淀,根据化合价变化规律,则ClO-转化为Cl-,所以反应的离子方程式为Mn2++ClO-+H2OMnO2↓+2H++Cl-。
(3)抽滤操作的优点是过滤速度快;在强酸性条件下抽滤得滤渣A,所以其主要成分为BaSO4和CaSO4;在pH=5~6的条件下抽滤得滤渣B,根据氢氧化物沉淀完全的pH可知滤渣B的主要成分为Al(OH)3、Fe(OH)3、MnO2;滤液C中溶质的主要成分为Na2SO4、MgSO4和少量的CaSO4,其中主要杂质阳离子为Na+,可用焰色反应检验。
(4)依据溶解度曲线,CaSO4在40 ℃左右溶解度最大,在80 ℃左右溶解度最小,所以操作M应采取的方法是适当浓缩,趁热过滤,尽可能多地除去CaSO4。
(5)根据镁原子守恒可得n(MgSO4·7H2O)=n[Mg(OH)2],所以盐泥中Mg(OH)2的质量分数为×100%≈16.8%。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
序号
X
Y
Z
W
①
Cu
CuSO4
Cu(OH)2
CuO
②
Na
NaOH
Na2CO3
NaCl
③
Al
AlCl3
Al(OH)3
Al2O3
④
Fe
FeCl3
FeCl2
Fe(OH)2
阳离子
u∞×108/(m2·s-1·V-1)
阴离子
u∞×108/(m2·s-1·V-1)
Li+
4.07
HC
4.61
Na+
5.19
N
7.40
Ca2+
6.59
Cl-
7.91
K+
7.62
S
8.27
沉淀物
Mn(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Al(OH)3
Mg(OH)2
pH(完全沉淀)
10.02
8.96
3.20
4.70
11.12
单元质检卷第6页
可能用到的相对原子质量:H 1 O 16 Na 23 Mg 24 Fe 56
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.(2018江苏化学)下列有关物质性质与用途具有对应关系的是( )。
A.NaHCO3受热易分解,可用于制胃酸中和剂
B.SiO2熔点高、硬度大,可用于制光导纤维
C.Al2O3是两性氧化物,可用作耐高温材料
D.CaO能与水反应,可用作食品干燥剂
答案:D
解析:A项,NaHCO3用于制胃酸中和剂应用的是NaHCO3能与胃酸反应生成NaCl、CO2和H2O这一性质,与NaHCO3受热易分解无关;B项,SiO2用于制光导纤维与其熔点、硬度等性质无关;C项,Al2O3用作耐高温材料是因为其熔点高,与其是两性氧化物无关。
2.下列实验操作、现象和结论均正确的是( )。
答案:C
解析: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.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( )。
答案:D
解析: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.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 ml·L-1的盐酸和硫酸溶液反应,后者更剧烈
答案:C
解析: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.下列实验中,所加固体可以完全溶解的是( )。
A.在H2O2溶液中加入少量MnO2粉末
B.将一小块铝片投入足量NaOH溶液中
C.将少量氢氧化铝加入足量的浓氨水中
D.常温下将一小块铁片投入足量浓硝酸中
答案:B
解析:二氧化锰作催化剂,固体不会溶解,A项不符合题意;Al与足量NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,固体Al可完全溶解,B项符合题意;氨水不能溶解氢氧化铝,固体不会溶解,C项不符合题意;常温下,铁遇浓硝酸发生钝化,生成致密的氧化膜阻止反应的进一步发生,则固体不能完全溶解,D项不符合题意。
6.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
答案:B
解析: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.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( )。
A.②③B.①③④C.①④D.①②③
答案:D
解析: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.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
答案:D
解析: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.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
答案:C
解析: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.(2018全国Ⅰ)磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属,其流程如下:
下列叙述错误的是( )。
A.合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用
B.从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li
C.“沉淀”反应的金属离子为Fe3+
D.上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠
答案:D
解析:合理处理废旧电池符合绿色化学的要求,也符合可持续发展的理念,A项正确;从流程图中可以看出,金属元素Li、Al、Fe都得到了回收,B项正确;含Li、P、Fe等的滤液中含有Fe3+,因此向含有Li、P、Fe等的滤液中加碱液,可得到Fe(OH)3沉淀,C项正确;Li2CO3为微溶物,而Li2SO4为可溶物,所以流程中不能用硫酸钠代替碳酸钠,D项错误。
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:
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 ml FeSO4参加反应转移4 ml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: 。
答案:(1)]2- (2)Na2CO3 (3)Na2O2·8H2O
(4)FeSO4+4Na2O2Na2FeO4+2Na2O+Na2SO4+O2↑
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 ml,所以A的化学式为Na2O2·8H2O。
12.(2020全国Ⅰ改编)(15分)为验证不同化合价铁元素的氧化还原能力,利用下列电池装置进行实验。
回答下列问题:
(1)由FeSO4·7H2O固体配制0.10 ml·L-1 FeSO4溶液,需要的仪器有药匙、玻璃棒、 (从下列图中选择,写出名称)。
(2)电池装置中,盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应,并且电迁移率(u∞)应尽可能地相近。根据下表数据,盐桥中应选择 作为电解质。
(3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知,盐桥中的阳离子进入 电极溶液中。
(4)电池反应一段时间后,测得铁电极溶液中c(Fe2+)增加了0.02 ml·L-1。石墨电极上未见Fe析出。可知,石墨电极溶液中c(Fe2+)= 。(两电极电解质溶液体积相等)
(5)根据(3)、(4)实验结果,可知石墨电极的电极反应式为 ,铁电极的电极反应式为 。因此,验证了Fe2+氧化性小于 ,还原性小于 。
(6)实验前需要对铁电极表面活化。在FeSO4溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液,将铁电极浸泡一段时间,铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是 。
答案:(1)烧杯、量筒、托盘天平
(2)KCl
(3)石墨
(4)0.09 ml·L-1
(5)Fe3++e-Fe2+ Fe-2e-Fe2+ Fe3+ Fe
(6)取少量溶液,滴入KSCN溶液,不出现血红色
解析:(2)选择盐桥中电解质,必须满足题给信息要求——盐桥中的阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应,并且电迁移率(u∞)应尽可能地相近。故阳离子不能选择Ca2+,阴离子不能选择HC、N,只有KCl最为合适。
(4)根据两个电极得失电子守恒,当铁电极溶液中c(Fe2+)增加0.02 ml·L-1时,石墨电极发生反应:Fe3++e-Fe2+,可计算出石墨电极溶液中c(Fe2+)增加0.04 ml·L-1,故此时石墨电极溶液中c(Fe2+)=0.09 ml·L-1。
(5)依据上面分析,即可分别写出石墨电极、铁电极的电极反应式。由于负极(铁电极)是单质铁失电子,而不是Fe2+失电子,则还原性Fe2+
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)。
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 ml,则氢氧化钠的物质的量是0.2 ml,所以氢氧根离子的浓度是0.1 ml·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.(13分)工业上利用氯碱工业中的固体废物盐泥[主要成分为Mg(OH)2、CaCO3、BaSO4,除此之外还有NaCl、Al(OH)3、Fe(OH)3、Mn(OH)2等]与废稀硫酸反应制备七水硫酸镁,产率高,既处理了三废,又有经济效益。其工艺流程如下:
已知:ⅰ.部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH
ⅱ.两种盐的溶解度曲线
根据以上流程图并参考表格pH数据和溶解度曲线,请回答下列问题。
(1)酸解时,加入的酸为 ,在酸解过程中,想增大酸解速率,请提出两种可行的措施:
、 。
(2)加入的NaClO可与Mn2+反应产生MnO2沉淀,该反应的离子方程式是 。
(3)本工艺流程多次用到抽滤操作,其优点在于 ,四次抽滤时:抽滤①所得滤渣 A的成分为 、CaSO4;抽滤②所得滤渣B的成分为MnO2、 、 ;抽滤③前滤液C中主要杂质阳离子的检验方法是 ;抽滤④将产品抽干。
(4)依据溶解度曲线,操作M应采取的方法是适当浓缩, 。
(5)每制备1 t MgSO4·7H2O,需要消耗盐泥2 t。若生产过程中的转化率为70%,则盐泥中镁(以氢氧化镁计)的质量分数约为 。
答案:(1)硫酸 升温 把盐泥粉碎、搅拌等
(2)Mn2++ClO-+H2OMnO2↓+2H++Cl-
(3)速度快 BaSO4 Fe(OH)3 Al(OH)3 焰色反应
(4)趁热过滤
(5)16.8%(17%也可)
解析:(1)因最终产物为MgSO4·7H2O,所以酸解时应加入硫酸,为增大酸解速率,可采用粉碎、搅拌或适当加热等措施。
(2)已知NaClO可与Mn2+反应产生MnO2沉淀,根据化合价变化规律,则ClO-转化为Cl-,所以反应的离子方程式为Mn2++ClO-+H2OMnO2↓+2H++Cl-。
(3)抽滤操作的优点是过滤速度快;在强酸性条件下抽滤得滤渣A,所以其主要成分为BaSO4和CaSO4;在pH=5~6的条件下抽滤得滤渣B,根据氢氧化物沉淀完全的pH可知滤渣B的主要成分为Al(OH)3、Fe(OH)3、MnO2;滤液C中溶质的主要成分为Na2SO4、MgSO4和少量的CaSO4,其中主要杂质阳离子为Na+,可用焰色反应检验。
(4)依据溶解度曲线,CaSO4在40 ℃左右溶解度最大,在80 ℃左右溶解度最小,所以操作M应采取的方法是适当浓缩,趁热过滤,尽可能多地除去CaSO4。
(5)根据镁原子守恒可得n(MgSO4·7H2O)=n[Mg(OH)2],所以盐泥中Mg(OH)2的质量分数为×100%≈16.8%。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
序号
X
Y
Z
W
①
Cu
CuSO4
Cu(OH)2
CuO
②
Na
NaOH
Na2CO3
NaCl
③
Al
AlCl3
Al(OH)3
Al2O3
④
Fe
FeCl3
FeCl2
Fe(OH)2
阳离子
u∞×108/(m2·s-1·V-1)
阴离子
u∞×108/(m2·s-1·V-1)
Li+
4.07
HC
4.61
Na+
5.19
N
7.40
Ca2+
6.59
Cl-
7.91
K+
7.62
S
8.27
沉淀物
Mn(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Al(OH)3
Mg(OH)2
pH(完全沉淀)
10.02
8.96
3.20
4.70
11.12
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