高考化学真题解析之金属及其化合物.docx
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高考化学真题解析之金属及其化合物
2013高考真题解析之：
金属及其化合物
1.（2013江苏卷）6.甲、乙、丙、丁四种物质中，甲、乙、丙均含有相同的某种元素，它们之间具有如下转化关系：
。
下列有关物质的推断不正确的是
A.若甲为焦炭，则丁可能是O2
B.若甲为SO2，则丁可能是氨水
C.若甲为Fe，则丁可能是盐酸
D.若甲为NaOH溶液，则丁可能是CO2
【参考答案】B
【解析】本题属于元素及其化合物知识的考查范畴，有一定的难度，代入逐一对照验证法是一种比较简单的方法。
A.若甲为焦炭，则乙为一氧化碳，丙为二氧化碳，二氧化碳与炭反应生成一氧化碳。
B.若甲为二氧化硫，则乙为亚硫酸氢铵，丙为亚硫酸铵，亚硫酸铵与二氧化硫反应生成亚硫酸氢铵。
C.若甲为铁，丁为盐酸，则乙为氯化来铁，氯化来铁可能再与盐酸反应。
D.若甲为氢氧化钠，丁为二氧化碳，则乙为碳酸钠，丙为碳酸氢钠，碳酸氢钠与氢氧化钠反应生成碳酸钠。
2.（2013四川卷）7.1.52g铜镁合金完全溶解于50mL密度为1.40g/mL、质量分数为63%的浓硝酸中，得到NO2和N2O4的混合气体1120mL（标准状况），向反应后的溶液中加入1.0mol/LNaOH溶液，当金属离子全部沉淀时，得到2.54g沉淀。
下列说法不正确的是（ ）
A．该合金中铜与镁的物质的量之比是2:
1
B.该浓硝酸中HNO3的物质的量浓度是14.0mol/L
C．NO2和N2O4的混合气体中，NO2的体积分数是80%
D．得到2.54g沉淀时，加入NaOH溶液的体积是600mLks5u
【答案】D
【解析】A.设CuXg,MgYg.
X+Y=1.52
X/64×98+Y/24×58=2.54
得X=0.02Y=0.01
B.c（HNO3）=1000ρɯ/M=1000×1.40×63/63=14.0（mol/L）
C.n（HNO3）=14.0×0.05=0.7mol=n（NO2）+2n（N2O4）
n（NO2）+n（N2O4）=1.12L/22.4L/mol, n（NO2）=0.04moln（N2O4）=0.01mol
可知C正确。
D.与硝酸反应的NaOH：
n（NaOH）=0.7-0.04-0.02=0.64
与金属离子反应的NaOH：
n（NaOH）=0.06
总NaOH的量n总=0.64+0.06=0.7mol
故需要NaOH700mL
3.（2013上海卷）22.一定量的CuS和Cu2S的混合物投入足量的HNO3中，收集到气体VL（标准状况），向反应后的溶液中（存在Cu2+和SO42-）加入足量NaOH，产生蓝色沉淀，过滤，洗涤，灼烧，得到CuO12.0g，若上述气体为NO和NO2的混合物，且体积比为1﹕1，则V可能为
A.9.0LB.13.5LC.15.7LD.16.8L
答案：
A
【解析】由铜守恒可知CuS与Cu2S中含有n（Cu）＝12.0g/80g·mol-1＝0.15mol，利用电子守恒，依据“极端假设法”可知，当混合物全部为CuS时可得：
0.15mol×8＝n（NO）×3+n（NO2）×1，因n（NO）＝n（NO2），解之得n（NO）＝n（NO2）＝0.3mol，则反应所得混合气体在标况下的体积V＝（0.3mol+0.3mol）×22.4mol·L-1＝13.44L；当混合物全部为Cu2S时可得：
10×0.15mol/2＝n（NO）×3+n（NO2）×1，因n（NO）＝n（NO2），解之得n（NO）＝n（NO2）＝0.1875mol，则反应所得混合气体在标况下的体积V＝（0.1875mol+0.1875mol）×22.4mol·L-1＝8.4L,所以收集到气体体积：
8.4L＜V＜13.44L，故答案为：
A。
4.（2013山东卷）9．足量下列物质与等质量的铝反应，放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是
A．氢氧化钠溶液B．稀硫酸C．盐酸D．稀硝酸
解析：
首先硝酸与金属铝反应不生成氢气，根据生成物的化学式：
Na[Al（OH）4]、Al2（SO4）3、AlCl3，通过物料守恒可直接判断出等量的铝消耗NaOH物质的量最少。
答案：
A
5.（2013广东卷）23．下列实验的现象与对应结论均正确的是
选项
操作
现象
结论
A
将浓硫酸滴到蔗糖表面
固体变黑膨胀
浓硫酸有脱水性和强氧化性
B
常温下将Al片放入浓硝酸中
无明显变化
Al与浓硝酸不反应
C
将一小块Na放入无水乙醇中
产生气泡
Na能置换出醇羟基中的氢
D
将水蒸气通过灼热的铁粉
粉末变红
铁与水在高温下发生反应
解析：
将浓硫酸滴到蔗糖表面，浓硫酸因脱水性使蔗糖脱水炭化，浓硫酸因强氧化性与碳反应生成二氧化碳和二氧化硫气体，所以蔗糖固体变黑膨胀，A正确；Al放入浓硝酸，因浓硝酸具有强氧化性使Al钝化，阻碍反应继续进行，B错误；Na放入无水乙醇中，会与活泼性较强的羟基反应，置换出氢气，C正确；铁与水蒸气在高温下反应生成黑色的四氧化三铁和氢气，D错误。
答案：
AC
命题意图：
化学实验与元素化合物
6.（2013浙江卷）26、氢能源是一种重要的清洁能源。
现有两种可产生H2的化合物甲和乙。
将6.00g甲加热至完全分解，只得到一种短周期元素的金属单质和6.72LH2（已折算成标准状况）。
甲与水反应也能产生H2，同时还产生一种白色沉淀物，该白色沉淀可溶于NaOH溶液。
化合物乙在催化剂存在下可分解得到H2和另一种单质气体丙，丙在标准状态下的密度为1.25g/L。
请回答下列问题：
（1）甲的化学式是_________；乙的电子式是__________。
（2）甲与水反应的化学方程式是__________________________________-。
（3）气体丙与金属镁反应的产物是_______（用化学式表示）。
（4）乙在加热条件下与CuO反应可生成Cu和气体丙，写出该反应的化学方程式_________。
有人提出产物Cu中可能还含有Cu2O，请设计实验方案验证之_________________________。
（已知Cu2O+2H+==Cu+Cu2++H2O）
（5）甲与乙之间_______（填“可能”或“不可能）发生反应产生H2，判断理由是________。
【解析】“单质气体丙在标准状态下的密度为1.25g/L”——丙为N2，化合物乙分解得到H2和N2，化合物乙为NH4H，NH4H有NH4+和H—构成的离子化合物。
6.00g化合物甲分解得到短周期元素的金属单质和0.3molH2，而短周期元素的金属单质的质量为5.4g；化合物甲与水反应生成的白色沉淀可溶于NaOH溶液，说明该沉淀可能是Al（OH）3，进而可判定化合物甲为AlH3。
涉及的反应为：
a.甲、乙受热分解：
2AlH3
2Al+3H2↑2NH4H
N2↑+5H2↑
b.甲与水反应：
2AlH3+6H2O==2Al（OH）3+6H2↑
c.2NH4H+5CuO
5Cu+N2↑+5H2O
d.化合物甲和乙的组成中都含－1价H，—1价H还原性很强，可发生氧化还原反应产生H2，即
化合物甲与乙可能发生的反应：
2AlH3+2NH4H
2Al+N2↑+8H2↑。
NH4H电子式：
第（4）题的实验设计是1992年全国高考题的再现：
Cu+在酸性溶液中不稳定，可发生自身氧化还原反应生成Cu2+和Cu。
现有浓硫酸、浓硝酸、稀硫酸、稀硝酸、FeCl3稀溶液及pH试纸，而没有其它试剂。
简述如何用最简便的实验方法来检验CuO经氢气还原所得到的红色产物中是否含有碱性氧化物Cu2O。
实验方案设计的关键是Cu2O溶解而Cu不溶解：
①Cu2O为碱性氧化物；②不能选用具有强氧化性的试剂，否则Cu被氧化为Cu2+。
实验方案设计的表述：
简述操作步骤，复述实验现象，根据现象作出判断。
【答案】
（1）AlH3；
（2）2AlH3+6H2O==2Al（OH）3+6H2↑（3）Mg3N2；
（4）2NH4H+5CuO
5Cu+N2↑+5H2O；取少量反应产物，滴加足量稀硫酸，若溶液由无色变为蓝色，证明产物Cu中含有Cu2O；若溶液不变蓝色，证明产物Cu中不含Cu2O。
（5）可能；AlH3中氢元素的化合价为－1价，NH4H中含有＋1价的氢元素，二者可发生氧化还原反应产生H2。
【点评】本题要求根据物质的性质及其计算进行推理，考查了化学式、电子式、化学方程式的正确书写，根据题给信息设计实验的能力，并要求根据物质的组成判断物质的化学性质。
本题完全依据2013年《考试说明》样卷对应试题的模式进行命题。
7.（2013天津卷）9、FeCl3在现代工业生产中应用广泛。
某化学研究性学习小组模拟工业生产流程制备无水FeCl3，再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S。
.经查阅资料得知：
无水FeCl3在空气中易潮解，加热易升华。
他们设计了制备无水FeCl3的实验方案，装置示意图（加热及夹持装置略去）及操作步骤如下：
检查装置的气密性；
通入干燥的Cl2，赶尽装置中的空气；
用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成
……
体系冷却后，停止通入Cl2，并用干燥的N2赶尽Cl2，将收集器密封
请回答下列问题：
（1）装置A中反应的化学方程式为_____________________________________。
（2）第
步加热后，生成的烟状FeCl3大部分进入收集器，少量沉积在反应管A的右端。
要使沉积得FeCl3进入收集器，第
步操作是_______________________________________________。
（3）操作步骤中，为防止FeCl3潮解所采取的措施有（填步骤序号）_________________________。
（4）装置B中的冷水浴的作用为__________________；装置C的名称为__________________；装置D中FeCl2全部反应完后，因为失去吸收Cl2的作用而失效，写出检验FeCl2是否失效的试剂：
___________。
（5）在虚线框内画出尾气吸收装置E并注明试剂。
.该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解滤液。
（6）FeCl3与H2S反应的离子方程式为___________________________________________________。
（7）电解池中H+在阴极放电产生H2，阳极的电极反应为___________________________________。
（8）综合分析实验
的两个反应，可知该实验有两个显著优点：
H2S的原子利用率100%；
____________________________________________________________。
【解析】
（1）A中是制备氯化铁的，则反应的化学方程式为2Fe＋3Cl2
2FeCl3。
（2）要使沉积的FeCl3进入收集器，根据FeCl3加热易升华的性质，第
的操作应该是：
在沉积的的FeCl3固体下方加热。
（3）为防止FeCl3潮解所采取的措施有
通入干燥的Cl2，
用干燥的N2赶尽Cl2，即答案选②⑤。
（4）B中的冷水作用为是冷却FeCl3使其沉积，便于收集产品；装置C的名称为干燥管。
装置D中FeCl2全部反应完后，因为失去吸收Cl2的作用而失效，检验FeCl2是否失效就是检验二价铁离子，最好用K3[FeCN]6溶液，也可以用酸性高锰酸钾溶液检验。
（5）氯气有毒，应该有氢氧化钠溶液吸收
。
由于吸收的是氯气，不用考虑防倒吸。
（6）铁离子具有氧化性，能把H2S氧化生吃单质S，所以反应的离子方程式是2Fe3＋＋H2S＝2Fe2＋＋S↓＋2H＋。
（7）阳极失去电子，发生氧化反应，所以阳极电极反应为Fe2＋－3e－=Fe3＋。
（8）在实验中得到氯化铁，而氯化铁是可以循环使用的，即该实验的另一个优点是FeCl3可以循环利用。
答案：
（1）2Fe＋3Cl2
2FeCl3；
（2）在沉积的的FeCl3固体下方加热；（3）②⑤
（4）冷却，使FeCl3沉积，便于收集产品；干燥管；K3[FeCN]6溶液。
（5）
。
（6）2Fe3＋＋H2S=2Fe2＋＋S↓＋2H＋；（7）Fe2＋－3e－=Fe3＋；（8）FeCl3得到循环利用。
8.（2013全国新课标卷2）27.（14分）
氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。
纯化工业级氧化锌（含有Fe（Ⅱ）,Mn（Ⅱ）,Ni（Ⅱ）等杂质）的流程如下:
工业ZnO浸出液滤液
滤液滤饼ZnO
提示:
在本实脸条件下，Ni（Ⅱ）不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是MnO2
回答下列问题:
（1）反应②中除掉的杂质离子是，发生反应的离子方程式为；
加高锰酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响是；
（2）反应③的反应类型为。
过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有；
（3）反应④形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是
。
（4）反应④中产物的成分可能是ZnCO3·xZn（OH）2.取干操后的滤饼11.2g，煅烧后可得到产品8.1g.则x等于。
解析：
以工艺流程为形式考察化学知识，涉及反应原理、除杂方法、影响因素、反应类型、产物分析、洗涤干净的检验方法、化学计算等。
（1）除去的杂质离子是Fe2＋和Mn2＋；Fe2＋以Fe（OH）3的形式沉淀下来，Mn2＋以MnO2的形式沉淀下
来；反应离子方程式为：
MnO4－＋3Fe2＋＋7H2O＝MnO2↓＋3Fe（OH）3↓＋5H＋、3Mn2＋＋2MnO4－＋2H2O
＝5MnO2↓＋4H＋；在加高锰酸钾溶液前，若pH较低，不会形成Fe（OH）3和MnO2沉淀。
（2）Zn＋Ni2＋＝Zn2＋＋Ni是置换反应；还有Ni。
（3）洗涤主要是除去SO42－和CO32－离子。
检验洗净应该检验SO42－离子。
取最后一次洗涤液少量，
滴入稀硝酸，加入硝酸钡溶液，没有白色沉淀生成，证明洗涤干净。
（4）设ZnCO3为amol，Zn（OH）2为bmol
125a+99b=11.2；81（a+b）=8.1
解得a:
b=1:
x=1:
1，x=1
答案：
（1）Fe2＋和Mn2＋；
MnO4－＋3Fe2＋＋7H2O＝MnO2↓＋3Fe（OH）3↓＋5H＋；
3Mn2＋＋2MnO4－＋2H2O＝5MnO2↓＋4H＋；
铁离子和锰离子不能生成沉淀，从而无法除去铁和锰杂质。
（2）置换反应；镍
（3）取最后一次洗涤液少量于试管值，滴入1～2滴稀硝酸，再代入硝酸钡溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净。
（4）1
9.（2013北京卷）27.（12分）
用含有A12O3、SiO2和少量FeO·xFe2O3的铝灰制备A12（SO4）3·18H2O。
，工艺流程如下（部分操作和条件略）:
Ⅰ.向铝灰中加入过量稀H2SO4，过滤:
Ⅱ.向滤液中加入过量KMnO4溶液，调节溶液的pH约为3；
Ⅲ.加热，产生大量棕色沉淀，静置，上层溶液呈紫红色:
Ⅳ.加入MnSO4至紫红色消失，过滤；
Ⅴ.浓缩、结晶、分离，得到产品。
（1）H2SO4溶解A12O3的离子方程式是
（2）KMnO4-氧化Fe2+的离子方程式补充完整：
（3）已知：
生成氢氧化物沉淀的pH
Al（OH）3
Fe（OH）2
Fe（OH）3
开始沉淀时
3.4
6.3
1.5
完全沉淀时
4.7
8.3
2.8
注：
金属离子的起始浓度为0.1mol·L-1
根据表中数据解释步骤Ⅱ的目的：
。
（4）己知:
一定条件下，MnO4-可与Mn2+反应生成MnO2。
①向Ⅲ的沉淀中加入浓HCI并加热，能说明沉淀中存在MnO2的现象是。
②Ⅳ中加入MnSO4的目的是。
【答案】
（1）Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O；
（2）5、8H+、5、4H2O；
（3）pH约为3时，Fe2+和Al3＋不能形成沉淀，将Fe2+氧化为Fe3+，可使铁完全沉淀；
（4）①生成有黄绿色气体；
②除去过量的MnO4-。
【解析】
（1）氧化铝与硫酸反应生成硫酸铝与水；
（2）反应中MnO4-→Mn2+，Fe2+→Fe3+，MnO4-系数为1，根据电子转移守恒可知，Fe2+系数为
=5，由元素守恒可知，Fe3+系数为5，由电荷守恒可知，由H+参加反应，其系数为8，根据元素原子守恒可知，有H2O生成，其系数为4，方程式配平为MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O；
（3）滤液中含有Fe2+，由表中数据可知，Fe（OH）2开始沉淀的pH大于Al（OH）3完全沉淀的pH值，而Fe（OH）3完全沉淀的pH值小于Al（OH）3开始沉淀的pH值，pH值约为3时，Al3+、Fe2+不能沉淀，步骤Ⅱ是将Fe2+氧化为Fe3+，调节pH值使铁完全沉淀；
（4）①MnO2能将HCl氧化为Cl2，若有黄绿色气体生成说明沉淀中存在MnO2；
②Ⅲ的上层液呈紫红色，MnO4-过量，加入MnSO4，除去过量的MnO4-。
10.（2013四川卷）11.明矾石经处理后得到明矾[KAl（SO4）2·12H2O]。
从明矾制备Al、K2SO4、和H2SO4的工艺过程如下所示：
焙烧明矾的化学方程式为：
4KAl（SO4）2·12H2O+3S===2K2SO4+2Al2O3+9SO2+48H2O
请回答下列问题：
（1）在焙烧明矾的反应中，还原剂是。
（2）从水浸后的滤液中得到K2SO4晶体的方法是。
（3）Al2O3在一定条件下可制得AlN，其晶体结构如右图所示，该晶体中Al的配位数是。
（4）以Al和NiO（OH）为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO（OH）转化为Ni（OH）2，该电池反应的化学方程式是。
（5）焙烧产生的SO2可用于制硫酸。
已知25℃、101kPa时：
2SO2（g）+O2（g）
2SO3（g）△H1=-197kJ/mol；
H2O（g）
H2O（l）△H2=-44kJ/mol；
2SO2（g）+O2（g）+2H2O（g）===2H2SO4△H3=-545kJ/mol。
则SO3（g）与H2O（l）反应的热化学方程式是①。
焙烧948t明矾（M=474g/mol），若SO2的利用率为96%，可产生质量分数为98%的硫酸②t。
【答案】
（1）S
（2）蒸发结晶 （3）4
（4）Al+3NiO（OH）+H2O==NaAlO2+3Ni（OH）2
（5）SO3（g）+H2O（l）==H2SO4（l）,ΔH=-130KJ/mol 432t
【解析】ΔH=（ΔH3-ΔH1-2ΔH2）/2=-130KJ/mol
948t明矾生成SO2物质的量为4500mol
故生成硫酸的质量m=4500×0.96×98÷0.98=432000Kg=432t
11.（2103上海卷）十一、（本题共14分）
碳酸氢纳俗称“小苏打”，是氨碱法和联合制碱法制纯碱的中间产物，可用作膨松剂，制酸剂，灭火剂等。
工业上用纯碱溶液碳酸化制取碳酸氢钠。
54.某碳酸氢钠样品中含有少量氯化钠。
称取该样品，用0.1000mol/L盐酸滴定，耗用盐酸20.00mL。
若改用0.05618mol/L硫酸滴定，需用硫酸mL（保留两位小数）。
55.某溶液组成如表一：
问该溶液通入二氧化碳，析出碳酸氢钠晶体。
取出晶体后溶液组成如表二：
计算析出的碳酸氢纳晶体的质量（保留1位小数）。
56.将组成如表二的溶液加热，使碳酸氢纳部分分解，溶液中NaHCO3的质量由428.8kg降为400.3kg，补加适量碳酸纳，使溶液组成回到表一状态。
计算补加的碳酸纳质量（保留1位小数）。
57.某种由碳酸钠和碳酸氢钠组成的晶体452kg溶于水，然后通入二氧化碳，吸收二氧化碳44.8（标准状况），获得纯的碳酸氢钠溶液，测得溶液中含碳酸氢钠504kg。
通过计算确定该晶体的化学式。
【答案】（54）17.80（55）1044.6（56）659.1（57）Na2CO3·NaHCO3·2H2O
【解析】（54）利用消耗盐酸的量求出样品中含有碳酸氢钠的量，即可求出需耗硫酸的体积。
由关系式：
2NaHCO3～2HCl～H2SO4可知v消耗（H2SO4）＝[（0.1000mol/L×0.020L）÷2]/0.05618mol·L-1＝17.80mL。
（55）通入CO2后，碳酸钠生成碳酸氢钠晶体的质量m新生成（NaHCO3）＝[（814.8×103g-137.7×103g）/106g·mol-1]×168g·mol-1＝1073.1kg，故析出NaHCO3的质量为：
1073.1kg+400.3kg-428.8kg＝1044.6kg。
（56）受热时NaHCO3分解生成的Na2CO3的质量为[（428.8×103g-400.3×103g）/168g·mol-1]×106g·mol-1＝18.0kg，因此需要加入m（Na2CO3）＝814.8kg-137.7kg-18.0kg＝659.1kg。
（57）设该晶体的化学式为xNa2CO3·yNaHCO3·ZH2O，452kg晶体中含有n（Na2CO3）＝（44.8×103L）/22.4L·mol-1＝2000mol，则452kg晶体中含有n（NaHCO3）＝[（504×103g）/84g·mol-1]-2000mol×2＝2000mol，452kg晶体中含有n（H2O）＝（452×103g-2000mol×106g·mol-1－2000mol×84g·mol-1）/18g·mol-1＝4000，即x:
y:
z＝1:
1:
2，故晶体的化学式为：
Na2CO3·NaHCO3·2H2O。
12.[2013高考∙重庆卷∙8]（14分）合金是建造航空母舰的主体材料。
（1）航母升降机可由铝合金制造。
①铝元素在周期表中的位置为。
工业炼铝的原料由铝土矿提取而得。
提取过程中通入的气体为。
②Al-Mg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜，其化学方程式为。
焊接过程中使用的保护气为（填化学式）。
（2）航母舰体为合金钢。
①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为。
②航母用钢可由低硅生铁冶炼而成，则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为。
（3）航母螺旋桨主要用铜合金制造。
①80.0gCu-Al合金用酸完全溶解后，加入过量氨水，过滤得白色沉淀39.0g，则合金中Cu的质量分数为。
②为分析某铜合金的成分，用酸将其完全溶解后，用NaOH溶液调pH，当pH＝3.4时开始出现沉淀，分别在pH为7.0、8.0时过滤沉淀。
结合题8图信息推断该合金中除铜外一定含有。
答案：
（14分）
（1）①第三周期第ⅢA族CO2
②Al2O3+2NaOH＝2NaAlO2+H2OAr（其他合理答案均可得分）
（2）①吸氧腐蚀②CaCO3或CaO（3）①83.1%②Al、Ni
【解析】
（1）①Al的核外电子层数为3，最外层电子数为3，因此位于周期表中第三周期第ⅢA族；工业冶炼铝的原料是Al2O3，由铝土矿中提取Al2O3的方法一般是将铝土矿溶于NaOH溶液，使A
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