高中化学二轮复习 专题九 金属及其化合物可编辑word.docx
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高中化学二轮复习专题九金属及其化合物可编辑word
专题九 金属及其化合物
一、选择题(本题包括7小题,每小题6分,共42分)
1.(2018福建龙岩教学质量检查)纯碱不具有的用途是( )
A.去油污 B.制玻璃
C.泡沫灭火剂 D.精制食盐水
2.(2018河南洛阳第一次统考)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
3.(2018河北邯郸教学质量检测)某化合物M由两种常见的元素组成,为了测定其组成进行如下实验:
M的化学式可能为( )
A.Cu2S B.CuS
C.FeS2 D.Fe3S4
4.(2018安徽合肥第一次教学质量检测)在密闭容器中将124.0g氢氧化钠和碳酸氢钠的固体混合物加热,充分反应后排出气体,得到剩余固体112.0g,则原混合物中氢氧化钠的质量为( )
A.26.7g B.40.0g
C.68.0g D.80.0g
5.(2018河南安阳一模)为了测定NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物中各组分的含量,某同学设计如下实验:
取一定质量的混合物,通过测量反应前后②和③装置质量的变化,测定该混合物中各组分的质量分数。
下列说法中错误的是( )
A.①、②、③中可以依次盛装碱石灰、无水CaCl2、碱石灰
B.硬质玻璃管加热前,应关闭b,打开a,缓缓通入空气,直至a处出来的空气不再使澄清石灰水变浑浊为止
C.若将①装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶,则测得的NaCl含量偏大
D.实验过程中一直通入空气,停止加热后再停止通入空气
6.(2018湖北重点高中协作体联考)孔雀石的主要成分是Cu2(OH)2CO3(含Fe2O3、FeCO3、Al2O3、SiO2等杂质),工业上用孔雀石制备硫酸铜的第一步需用过量的硫酸溶解并过滤。
常温下,分别取滤液并向其中加入指定物质,反应后的溶液中可以大量存在的一组离子正确的是 ( )
A.加入过量氨水:
Fe3+、N、S
、OH-
B.加入过量NaNO3溶液:
Fe2+、N
、Cu2+、S
C.加入过量NaOH溶液:
Na+、Al
、S
、OH-
D.加入过量NaHCO3溶液:
Na+、Al3+、S
、HC
7.(2018山东济宁统考)将0.2mol·L-1的KI溶液和0.05mol·L-1Fe2(SO4)3溶液等体积混合充分反应后,取混合液分别完成下列实验,能说明溶液中存在化学平衡2Fe3++2I-
2Fe2++I2的是( )
A.向混合液中滴入KSCN溶液,溶液变血红色
B.向混合液中滴入AgNO3溶液,有黄色沉淀生成
C.向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液,有蓝色沉淀生成
D.向混合液中滴入淀粉溶液,溶液变蓝色
二、非选择题(本题包括4小题,共58分)
8.(2018青海西宁三校联考)(12分)金属钛被称为“21世纪金属”。
工业上由钛铁矿(主要成分FeTiO3)制备TiCl4的主要工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)已知酸浸反应为FeTiO3+2H2SO4
FeSO4+TiOSO4+2H2O,则FeTiO3中铁元素的化合价为 。
加热TiOSO4溶液可制备TiO2·nH2O胶体,其反应的化学方程式为 。
为提高钛铁矿的酸浸出率,可采取的办法除粉碎矿石外,还有 、 (写出两种方法)。
(2)加入A的目的是 (填字母)。
A.防止Fe2+被氧化 B.与Fe3+反应 C.防Fe2+水解
溶液Ⅱ经操作Ⅱ可得副产品FeSO4·7H2O,则操作Ⅱ包括浓缩、冷却、 、 。
(3)常温下,若溶液Ⅱ中Fe2+的浓度为0.49mol/L,为防止生成Fe(OH)2沉淀,溶液的pH不超过 。
{已知Ksp[Fe(OH)2]=4.9×10-17}
(4)钛酸煅烧得中间产物的化学方程式为H2TiO3(s)
TiO2(s)+H2O(g),上述工艺流程中,氯气与焦炭均足量时生成TiCl4的化学方程式为 。
(5)可利用TiO2通过下述两种方法制备金属钛:
方法一:
通过以下反应制备金属钛
①TiO2(s)+2Cl2(g)
TiCl4(g)+O2(g)
ΔH=+151kJ/mol
②TiCl4+2Mg
2MgCl2+Ti
方法二:
TiO2作阴极,石墨作阳极,熔融CaO为电解液,碳块作电解槽池,电解TiO2制得钛,阳极上一定生成的气体是 ,可能生成的气体是 。
从绿色化学角度,你认为上述两种方法中那种更好,并说明理由 。
9.(2018河北邯郸教学质量检测)(14分)镁及其化合物是实验设计的热点载体,查阅资料。
ⅰ
2NO2+2NaOH
NaNO2+NaNO3+H2O
ⅱ
Mg3N2与水反应
ⅲ
常温下,NH3·H2O、CH3COOH的电离常数都等于1.8×10-5
Ⅰ.探究镁的性质。
某学习小组设计实验探究镁与二氧化氮反应的产物,实验装置如图所示。
(1)B中试剂是 ;D装置的作用是 。
(2)实验时,先启动A中反应,当C装置中充满红棕色气体时点燃酒精灯,这样操作的目的是 。
(3)确定有N2生成的实验现象是 。
(4)实验完毕后,设计实验确认产物中有Mg3N2,取少量C中残留固体于试管中,滴加蒸馏水, ,则产物中有氮化镁。
(5)经测定,Mg与NO2反应生成MgO、Mg3N2和N2,其中Mg3N2和N2的物质的量相等。
C中发生反应的化学方程式为 。
Ⅱ.探究Mg(OH)2在氯化铵溶液中溶解的原因。
供选试剂有:
氢氧化镁、蒸馏水、硝酸铵溶液、盐酸、醋酸铵溶液。
取少量氢氧化镁粉末投入氯化铵溶液中,振荡、白色粉末全部溶解。
为了探究其原因,他们提出两种假设。
假设1:
氯化铵溶液呈酸性,H++OH-
H2O,促进Mg(OH)2溶解;
假设2:
N+OH-
NH3·H2O,促进Mg(OH)2溶解。
(6)请你帮他们设计实验,探究哪一种假设正确:
。
10.(2018北京东城二模)(18分)制备乙炔的电石渣对环境污染极为严重,因此需要对水体进行净化处理。
现取500mL电石渣废水(阳离子主要为Ca2+),测定水质的数据如下表所示。
项目
pH
S2-(mg/L)
CN-(mg/L)
SS(mg/L)
平均
14
1000
5.2
2500
注:
SS表示固体悬浮物
模拟工业处理流程如下:
已知:
ⅰ.常温时CaSO4微溶于水;
ⅱ.溶解度:
CaSO4>Fe(OH)2>FeS。
(1)①采用20%硫酸对废水进行预中和处理,pH变化如图所示。
硫酸的用量和废水中固体悬浮物(SS)含量的关系是 。
②废水中SS含量随时间变化如下表所示。
静置时间(h)
1
2
3
4
5
6
24
SS含量(mg/L)
2500
1800
1300
900
820
800
780
为降低成本,减少硫酸投加量的最好办法是 。
③滤渣A的主要成分有SS和 。
(2)根据表中数据,回答下列问题。
不同熟石灰投加量下的废水处理效果
加药量(g)
分析结果
FeSO4
Ca(OH)2
pH
S2-(mg/L)
SS(mg/L)
4.8
0.50
5.5
15
>250
0.85
6.8
3.0
<50
1.15
9.3
0.95
<50
1.25
10.5
0.89
<50
①化学絮凝沉淀过程中,加入FeSO4发生反应的离子方程式是 。
②熟石灰能促进沉淀的生成,结合离子方程式,从平衡角度分析其原因是
。
(3)用臭氧进一步处理废水中的氰化物和残留硫化物,若将500mL废水中的CN-完全氧化成N2和CO2,转移 mole-。
11.(2018陕西汉中一检)(14分)草酸镍晶体(NiC2O4·2H2O)难溶于水,工业上用废镍催化剂(主要成分为Ni,含有一定量的Al2O3、Fe、SiO2、CaO等)制备草酸镍晶体的流程如图所示:
已知:
①相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH见下表:
金属离子
Fe3+
Fe2+
Al3+
Ni2+
开始沉淀的pH
1.9
7.6
3.0
6.8
完全沉淀的pH
3.2
9.7
5.0
9.5
②Ksp(NiC2O4)=4.05×10-10
(1)“酸浸”前将废镍催化剂粉碎的目的是 。
“滤渣Ⅰ”的主要成分为 。
(2)若试剂a为H2O2溶液,写出氧化时反应的离子方程式:
。
(3)调节pH的范围为 。
(4)写出“沉钙”操作中加入NH4F时发生反应的离子方程式:
,NH4F的电子式为 。
(5)如果“沉镍”操作后测得滤液中C2
的浓度为0.18mol·L-1,则溶液中c(Ni2+)= mol·L-1。
(6)将得到的草酸镍晶体在真空中加热至320℃分解,可重新制得单质镍催化剂。
该制备过程的化学方程式为 。
答案全解全析
一、选择题
1.C 纯碱的水溶液呈碱性,可用于去油污,A项不符合题意;纯碱、石灰石和石英为制取玻璃的主要原料,B项不符合题意;泡沫灭火器中的物质是硫酸铝溶液和碳酸氢钠溶液,C项符合题意;精制食盐水时,用纯碱除去其中的Ca2+和过量的Ba2+,D项不符合题意。
2.B 二氧化锰作催化剂,固体不会溶解,A项错误;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项正确;氨水不能溶解氢氧化铝,固体不会溶解,C项错误;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项错误。
3.A 由题意并结合选项可知,1.60gM在高温下反应生成的气体是二氧化硫,二氧化硫被双氧水氧化为硫酸,根据滴定过程消耗的氢氧化钠,可以求出n(S)=n(SO2)=n(H2SO4)=
n(NaOH)=
×20.00×10-3L×0.1mol·L-1×
=0.01mol,所以m(S)=0.32g,则m(金属)=1.60g-0.32g=1.28g,假若是铜,则n(Cu)=0.02mol,M可能为Cu2S;假若是铁,则n(Fe)≈0.023mol,M没有与之对应的选项。
综上所述,A项正确。
4.C 由反应NaOH+NaHCO3
Na2CO3+H2O可知,在密闭容器中若将40g氢氧化钠和84g碳酸氢钠组成混合物加热充分反应后排出气体,可得到106g碳酸钠。
现将124.0g氢氧化钠和碳酸氢钠的固体混合物加热,充分反应后剩余固体112.0g,则氢氧化钠过量,原混合物中碳酸氢钠的质量为
×84g/mol=56.0g,所以氢氧化钠的质量为124.0g-56.0g=68.0g,C项正确。
5.C 根据实验目的和装置的连接顺序可知:
装置①用于吸收空气中的CO2和水蒸气,可以使用碱石灰;装置②吸收Na2CO3·10H2O和NaHCO3分解生成的水蒸气,可以使用无水CaCl2;装置③吸收碳酸氢钠分解生成的CO2,使用碱石灰,A项正确。
实验前必须将装置中的水蒸气和CO2赶净,避免影响测定结果,硬质玻璃管加热前,应关闭b,打开a,缓缓通入空气,直至a处出来的空气不再使澄清石灰水变浑浊为止,B项正确。
若将A装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶,则会增加水的质量,使测得的Na2CO3·10H2O和NaHCO3的含量偏高,NaCl的含量偏低,C项错误。
实验过程中一直通入空气,停止加热后继续通入空气使存留在装置中的CO2和水蒸气完全被吸收,D项正确。
6.C 加入过量氨水后,Fe3+不可能大量存在,A项错误;N
在酸性条件下有强氧化性,可以把Fe2+氧化,B项错误;加入过量NaOH溶液后,Na+、Al
、S
、OH-之间不发生反应,可以大量共存,C项正确;加入过量NaHCO3溶液,Al3+和HC
发生相互促进的水解反应而不能大量共存,D项错误。
7.A 0.2mol·L-1的KI溶液和0.05mol·L-1Fe2(SO4)3溶液等体积混合,KI过量,向混合液中滴入KSCN溶液,溶液变血红色,说明溶液中仍含有Fe3+,能说明溶液中存在化学平衡2Fe3++2I-
2Fe2++I2,A项正确;KI过量,溶液中存在I-,B项错误;该反应生成Fe2+,向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液,有蓝色沉淀生成,只能说明溶液中含有Fe2+,不能说明溶液中存在化学平衡2Fe3++2I-
2Fe2++I2,C项错误;该反应生成I2,向混合液中滴入淀粉溶液,溶液变蓝色,说明溶液中含有碘单质,不能说明溶液中存在化学平衡2Fe3++2I-
2Fe2++I2,D项错误。
二、非选择题
8.答案 (每空1分)
(1)+2 TiOSO4+(n+1)H2O
TiO2·nH2O(胶体)+H2SO4 升高温度(或加热) 适当提高酸浓度(适当没有也给分)或搅拌
(2)A 结晶 过滤
(3)6
(4)TiO2+2C+2Cl2
TiCl4+2CO
(5)O2(或氧气) CO2(或CO或CO2、CO) 方法二好,从绿色化学角度方法一会有有毒气体氯气参与(答案合理都给分)
解析
(1)FeTiO3中钛元素的化合价为+4价,氧元素的化合价为-2价,故铁元素的化合价为+2价;加热TiOSO4溶液可制备TiO2·nH2O胶体,反应的化学方程式为TiOSO4+(n+1)H2O
TiO2·nH2O(胶体)+H2SO4。
(3)常温下,若溶液Ⅱ中Fe2+的浓度为0.49mol/L,Ksp[Fe(OH)2]=c(Fe2+)·c2(OH-)=4.9×10-17,c(OH-)=
mol/L=10-8mol/L,pH=6,故为防止生成Fe(OH)2沉淀,溶液的pH不超过6。
(4)煅烧后产生的TiO2和足量的氯气与焦炭反应生成TiCl4和CO,反应的化学方程式为TiO2+2C+2Cl2
TiCl4+2CO。
(5)电解TiO2制钛,阳极上氧离子失电子产生氧气;石墨电极可能会与氧气反应生成一氧化碳或二氧化碳。
9.答案
(1)P2O5等 吸收E中挥发出来的水蒸气
(2)排尽装置内的空气,避免O2、CO2、N2等与镁反应 (3)E中产生气泡,瘪气球缓慢鼓起 (4)产生的气体能使湿润红色石蕊试纸变蓝 (5)11Mg+4NO2
8MgO+Mg3N2+N2(写成4Mg+2NO2
4MgO+N2、3Mg+N2
Mg3N2也可) (6)取少量氢氧化镁于试管中,加入足量CH3COONH4溶液,若白色固体溶解,则假设2正确;若白色固体不溶解,则假设1正确
解析
(1)B中试剂用于干燥二氧化氮,由于二氧化氮与水反应生成酸,故不能用碱性干燥剂,应选择酸性或中性干燥剂,可以是P2O5等;D装置的作用是吸收E中挥发出来的水蒸气,防止E中水蒸气进入C装置的玻璃管中干扰实验。
(3)依据题中信息,过量的二氧化氮可以被氢氧化钠溶液吸收,所以确定有N2生成的实验现象是E中产生气泡,瘪气球缓慢鼓起。
(5)经测定,Mg与NO2反应生成MgO、Mg3N2和N2,其中Mg3N2和N2的物质的量相等,所以C中发生反应的化学方程式为11Mg+4NO2
8MgO+Mg3N2+N2。
(6)由题中信息可知,常温下,NH3·H2O、CH3COOH的电离常数相同,所以CH3COONH4溶液显中性。
因此,可以设计如下实验:
取少量氢氧化镁于试管中,加入足量CH3COONH4溶液,若白色固体溶解,则假设2正确;若白色固体不溶解,则假设1正确。
10.答案
(1)①处理至相同pH时,废水中SS含量越高,中和所需的硫酸越多 ②加硫酸前,静置5~6小时 ③CaSO4
(2)①Fe2++S2-
FeS↓ ②水解平衡:
S2-+H2O
HS-+OH-,加入熟石灰,c(OH-)增大,平衡逆向移动,c(S2-)增大,有利于FeS沉淀的生成 (3)5×10-4
解析
(1)①由题图可知,处理至相同pH时,废水中SS含量越高,中和所需的硫酸越多。
②由表中数据可知,随着时间的延长,废水中SS含量逐渐降低,故为了减少硫酸投加量,可在加硫酸前将废水静置5~6小时。
③由电石渣废水中所含离子及已知信息,可知滤渣A主要成分有SS和CaSO4。
(2)①化学絮凝沉淀时,加入FeSO4是为了沉淀S2-:
Fe2++S2-
FeS↓。
②存在水解平衡:
S2-+H2O
HS-+OH-,故加入熟石灰,c(OH-)增大,平衡逆向移动,使c(S2-)增大,有利于FeS沉淀的生成。
(3)由化合价变化可知,1molCN-被氧化为N2和CO2转移5mole-,500mL废水中CN-的物质的量为=1×10-4mol,故转移电子数为5×10-4mol。
11.答案
(1)增大接触面积,提高酸浸速率(其他合理答案亦可) SiO2
(2)2Fe2++2H++H2O2
2Fe3++2H2O
(3)5.0≤pH<6.8(写出5.0~6.8亦可)
(4)Ca2++2F-
CaF2↓ [H··
··H]+[··
··]-
(5)2.25×10-9
(6)NiC2O4·2H2O
Ni+2CO2↑+2H2O↑
解析
(1)SiO2不与稀硫酸反应。
(2)酸浸后的溶液中金属阳离子为Al3+、Fe2+、Ca2+、Ni2+,Fe2+可被H2O2氧化为Fe3+。
(3)调节溶液pH保证Al3+、Fe3+完全沉淀,Ni2+不沉淀。
(4)CaF2难溶于水。
(5)Ksp(NiC2O4)=c(Ni2+)·c(C2
),c(Ni2+)=mol·L-1=2.25×10-9mol·L-1。
(6)NiC2O4·2H2O在真空中加热分解,镍元素化合价降低,则碳元素化合价升高,故产物为Ni、CO2、H2O。