高考化学四海八荒易错集专题05 金属元素单质及其化合物.docx
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高考化学四海八荒易错集专题05金属元素单质及其化合物
专题05金属元素单质及其化合物
1．（2016·全国Ⅲ卷）化学在生活中有着广泛的应用，下列对应关系错误的是（ ）
选项
化学性质
实际应用
A
Al2（SO4）3和小苏打反应
泡沫灭火器灭火
B
铁比铜金属性强
FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板
C
次氯酸盐具有氧化性
漂白粉漂白织物
D
HF与SiO2反应
氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记
解析：
A项，Al2（SO4）3与NaHCO3在溶液中能发生相互促进的水解反应，生成Al（OH）3沉淀和CO2气体，能灭火；B项，2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，只能说明还原性Cu强于Fe2＋，无法说明Fe与Cu的金属性强弱；C项，次氯酸盐具有强氧化性，可以漂白织物；D项，氢氟酸与玻璃的主要成分SiO2反应，生成SiF4气体和水，故氢氟酸可以刻蚀玻璃。
答案：
B
2．（2015·江苏卷）在给定条件下，下列选项中所示的物质间转化均能一步实现的是（ ）
A．粗硅
SiCl4
Si
B．Mg（OH）2
MgCl2（aq）
Mg
C．Fe2O3
FeCl3（aq）
无水FeCl3
D．AgNO3（aq）
[Ag（NH3）2]OH（aq）
Ag
答案：
A
3．下列叙述Ⅰ和Ⅱ均正确并且有因果关系的是（ ）
选项
叙述Ⅰ
叙述Ⅱ
A
Fe3＋有氧化性
Fe2（SO4）3可作净水剂
B
浓硫酸有腐蚀性
常温下浓硫酸不能用铁罐盛装
C
Cl2是非金属单质
Cl2能使湿润的有色布条褪色
D
熔融状态的Al2O3中有自由移动的Al3＋和O2－
电解熔融状态的Al2O3制备Al
答案：
D
4．（2016·上海卷）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
解析：
A.MgO是碱性氧化物与NaOH溶液不能反应，而Al2O3是两性氧化物，可以与NaOH溶液发生反应产生NaAlO2，过滤后洗涤，就得到纯净的MgO；B.向溶液中加入过量的NaOH溶液，氯化铁变为Fe（OH）3沉淀，氯化铝变为NaAlO2，过滤，然后向溶液中加入适量的盐酸，当沉淀达到最大值中，过滤，得到Al（OH）3，再分别向两种物质的沉淀中加入
适量的盐酸溶解，就得到氯化铝溶液，除去了杂质；C.二氧化硅是酸性氧化物，可以与NaOH溶液发生反应，而氧化铁与NaOH溶液不能发生反应，加入过量的NaOH溶液，然后过滤洗涤，就得到纯净的氧化铁，向滤液中加盐酸，过滤出的沉淀受热分解得SiO2；D.二者都可以与NaOH发生反应，当再向得到的沉淀中加入盐酸时，二者都溶解，不能分离、提纯二者，正确。
答案：
D
5．（2015·课标全国Ⅰ卷）下列实验中，对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是（ ）
选项
实验
现象
结论
A
将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加KSCN溶液
有气体生成，溶液呈血红色
稀硝酸将Fe氧化为Fe3＋
B
将铜粉加入1.0mol/LFe2（SO4）3溶液中
溶液变蓝、有黑色固体出现
金属铁比铜活泼
C
用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热
熔化后的液态铝滴落下来
金属铝的熔点较低
D
将0.1mol/LMgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生，再滴加0.1mol/LCuSO4溶液
先有白色沉淀生成，后变为浅蓝色沉淀
Cu（OH）2的溶度积比Mg（OH）2的小
答案：
D
6．向含Al2（SO4）3和AlCl3的混合溶液中逐滴加入1mol/LBa（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（ ）
A
．图中C点铝元素存在形式是[Al（OH）4]－
B．向D点溶液中通入CO2气体，立即产生白色沉淀
C．原混合溶液中c[Al2（SO4）3]∶c（AlCl3）＝1∶2
D．OA段反应的离子方程式为：
2Al3＋＋3SO
＋3Ba2＋＋8OH－===2[Al（OH）4]－＋3BaSO4↓
解析：
C点为BaSO4沉淀，其物质的量为3mol，此时铝元素以[Al（OH）4]－的形式存在；B点为Al（OH）3和BaSO4沉淀，Al（OH）3的物质的量为7mol－3mol＝4mol，故原混合液中有1molAl2（SO4）3，AlCl3为4mol－1mol×2＝2mol，即c[Al2（SO4）3]∶c（AlCl3）＝1∶2；OA段反应的离子方程式为：
2Al3＋＋3SO
＋3Ba2＋＋6OH－===3BaSO4↓＋2Al（OH）3↓。
答案：
D
7．将三种黑色粉末组成的混合物加入到足量的某热浓酸中，充分反应后得到蓝绿色溶液和两种气体。
将从蓝绿色溶液中分离得到的盐与0.15mol还原铁粉恰好反应完全，可得浅绿色溶液和6.4g红色沉淀；将上述生成的两种气体通入足量饱和NaHCO3溶液中，仍然收集到两种气体，据此推断黑色粉末可能为（ ）
A．物质的量：
FeS∶CuO∶Fe＝1∶1∶1
B．物质的量：
C∶CuO∶Fe＝3∶2∶2
C．质量：
MnO2∶CuO∶C＝5.5∶8∶12
D．质量：
Fe∶C∶CuO＝7∶5∶3
答案：
B
8．A、B、C三种物质中均含有同一种元素，它们之间有如下图所示的转化关系（部分反应物已略去）。
（1）若A是一种两性氧化物，B的水溶液呈酸性，请写出反应①和反应④（由A一步转化为B或C）的离子方程式：
反应①_____________________________________________________；
反应④________________________________________________。
（2）若反应①为置换反应，反应④为化合反应，C物质大量存在于海水中，是人体生
理活动不可缺少的物质。
工业上可以用C来制取A或B，请写出这两个反应的化学方程式：
C→A______________；
C→B________________________________________________；
（3）若反应①②③均为化合反应，反应④为置换反应。
当A为一种金属单质时，请写出反应②和③可能的离子方程式：
②__________________________；③____________________。
解析：
（1）高中阶段具有两性的氧化物为Al2O3，Al2O3与H＋反应生成Al3＋和H2O（反应①），Al2O3与OH－反应生成AlO
和H2O（反应④），AlO
与过量的H＋反应生成Al3＋和H2O（反应③），Al3＋与过量的OH－反应生成AlO
和H2O（反应②）。
（2）首先确定C为NaCl，电解熔融态NaCl生成Na、Cl2，电解饱和NaCl溶液生成NaOH、H2、Cl2，故A为Na，B为NaOH。
（3）金属元素中，铁的价态变化复杂，所以首先联想A为Fe，Fe可与盐酸反应生成FeCl2（反应④），FeCl2与Cl2反应生成FeCl3（反应③），FeCl3与Fe反应生成FeCl2（反应②），Fe可与Cl2反应生成FeCl3（反应①）。
答案：
（1）Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O Al2O3＋2OH－===2AlO
＋H2O
（2）2NaCl（熔融）
2Na＋Cl2↑ 2NaCl＋2H2O
2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
（3）2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－（或2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－）
9．（2016·海南卷）KAl（SO4）2·12H2O（明矾）是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。
实验室中，采用废易拉罐（主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质）制备明矾的过程如图所示。
回答下列问题：
（1）为尽量少引入杂质，试剂①应选用________（填标号）。
A．HCl溶液 B．H2SO4溶液
C．氨水D．NaOH溶液
（2）易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为_____________
______________________________________________________。
（3）沉淀B的化学式为________；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是_____________________________________________。
（4）已知：
KW＝1.0×10－14，Al（OH）3
AlO
＋H＋＋H2O K＝2.0×10－13。
Al（OH）3溶于NaOH溶液反应的平衡常数等于________。
10．氯化铜、氯化亚铜是重要的化工原料，广泛地用作有机合成催化剂。
实验室中以粗铜（含杂质Fe）为原料，某种制备铜的氯化物的流程如下。
按要求回答下列问题：
（1）操作①的名称是________，检验溶液2中是否含有杂质离子的试剂是________。
操作②需在氯化氢气流中经过加热浓缩、________、过滤、洗涤、干燥。
（2）上述流程中，所得固体1需要加稀盐酸溶解，其理由是
______________________________________________________；
溶液1可加试剂X用于调节pH以除去杂质，X可选用下列试剂中的（填序号）________。
a．NaOHb．NH3·H2O
c．CuOd．CuSO4
（3）反应②是向溶液2中通入一定量的SO2，加热一段时间后生成CuCl白色沉淀。
写出制备CuCl的离子方程式：
_______________。
易错起源1、Na2O2的性质与有关计算
例1、某化合物由两种单质直接反应生成，将其加入Ba（HCO3）2溶液中同时有气体和沉淀产生。
下列化合物中符合上述条件的是（ ）
A．AlCl3B．Na2OC．FeCl2D．SiO2
解析 A项，AlCl3可由Al与Cl2反应制得，将AlCl3加入Ba（HCO3）2溶液中生成CO2气体和Al（OH）3沉淀，正确；B项，Na2O加入Ba（HCO3）2溶液中没有气体产生，错误；C项，Fe与Cl2反应生成FeCl3，错误；D项，SiO2与Ba（HCO3）2不反应，错误。
答案 A
【变式探究】某学习小组做Na2O2与水反应的实验时，发现向Na2O2与水反应的溶液中滴加酚酞时溶液呈现红色，但红色很快褪去。
甲、乙、丙三位同学对此现象分别作了如下推测：
甲：
因为该反应是放热反应，所以可能是温度升高使红色褪去。
乙：
由于所加水量较少，红色褪去可能是NaOH溶液浓度较大的缘故。
丙：
Na2O2具有强氧化性，Na2O2与水反应的产物中含有的H2O2等也具有强氧化性，可能是氧化漂白了红色物质。
你认为说法正确的是（ ）
A．甲同学推测正确 B．乙同学推测正确
C．丙同学推测正确D．以上都不对
【答案】 C
【名师点睛】
1．Na2O2的强氧化性、漂白性
（1）化合价与性质的关系
Na2O2中氧元素为-1价，Na2O2既有氧化性，又有还原性，但主要表现氧化性。
（2）强氧化性的表现实例
【锦囊妙计，战胜自我】
有关Na2O2与CO2、H2O反应的重要关系
2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2
2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑
（1）物质的量关系
无论是CO2或H2O的单一物质还是二者的混合物，通过足量的Na2O2时，CO2或H2O与放出O2的物质的量之比均为2∶1。
（2）气体体积关系
若CO2与水蒸气的混合气体（或单一气体）通过足量Na2O2，气体体积的减少量等于原混合气体体积的，也等于生成氧气的量。
（3）电子转移关系
当Na2O2与CO2、H2O反应时，物质的量关系为
2Na2O2～O2～2e－。
（4）固体质量关系
相当于固体（Na2O2）只吸收了CO2中的“CO”或H2O中的“H2”；可以看作发生相应的反应：
Na2O2＋CO===Na2CO3、
Na2O2＋H2===2NaOH（实验上两反应不能发生）。
（5）先后顺序关系
一定量的Na2O2与一定量的CO2和H2O（g）的混合物的反应，可视作Na2O2先与CO2反应，待CO2反应完全后，Na2O2再与H2O发生反应。
易错起源2、Na2CO3与NaHCO3的性质与计算
例2．用如图所示装置进行下列实验：
将①中溶液滴入②中，预测的现象与实际相符的是（ ）
选项
①中物质
②中物质
预测②中的现象
A
稀盐酸
碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液
立即产生气泡
B
浓硝酸
用砂纸打磨过的铝条
产生红棕色气体
C
氯化铝溶液
浓氢氧化钠溶液
产生大量白色沉淀
D
草酸溶液
高锰酸钾酸性溶液
溶液逐渐褪色
解析 A项，发生的反应依次为：
NaOH＋HCl===NaCl＋H2O、Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl、NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，由此可知开始时无气泡，最后才有气泡产生，错误；B项，常温下浓硝酸具有强氧化性，可将铝钝化，不生成气体，错误；C项，开始时NaO
H过量，发生反应Al3＋＋4OH－===AlO
＋2H2O，无沉淀生成，错误；D项；草酸（乙二酸）具有还原性，能还原酸性高锰酸钾溶液，使其褪色，正确。
答案 D
【变式探究】有A、B两个完全相同的装置，某学生分别在它们的侧管中装入1.06gNa2CO3和0.84gNaHCO3，A、B中分别装有10mL相同浓度的盐酸，将两个侧管中的物质同时倒入各自的试管中，下列叙述正确的是（ ）
A．A装置的气球膨胀速率快
B．若最终两气球体积相同，则盐酸的浓度一定大于或等于2mol/L
C．若最终两气球体积不同，则盐酸的浓度一定小于或等于1mol/L
D．最终两试管中Na＋、Cl－的物质的量一定相同
【答案】 B
【名师点睛】
1．Na2CO3、NaHCO3的鉴别
（1）若为固体
可利用加热法，加热产生使石灰水变浑浊气体的是NaHCO3。
（2）若为溶液
可利用沉淀法，加入BaCl2溶液，产生白色沉淀的是Na2CO3；也可利用气体法，滴加稀盐酸，立即产生气泡的是NaHCO3，开始无气泡产生（或气泡较少）的是Na2CO3。
2．Na2CO3、NaHCO3和盐酸反应
（1）放出CO2的速率
NaHCO3溶液与盐酸反应放出CO2的速率快。
（2）Na2CO3溶液与盐酸的互滴鉴别
向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸，开始无气泡产生，而向盐酸中滴加Na2CO3溶液开始就有气泡产生。
（3）CO2生成量比较
①等物质的量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量的盐酸反应，产生的CO2相等。
②等质量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量的酸反应，NaHCO3产生的CO2多。
③等量的盐酸与足量的Na2CO3、NaHCO3分别反应，NaHCO3产生的CO2多。
④一定量的NaHCO3受热分解产生的CO2的量与受热分解后的残留物与酸反应产生的CO2的量相等。
【锦囊妙计，战胜自我】
差量法在NaHCO3分解计算中的应用
在化学反应中，根据固体质量变化或相同条件下气体体积变化与原方程式中各种计量数成比例关系，进行计算的方法。
如：
2NaHCO3
Na2CO3＋CO2↑＋H2O Δm（固）
2×84g106g44g18g62g
易错起源3、金属与酸或碱反应生成H2的量的关系
例3．镁和铝分别与等浓度、等体积的过量稀硫酸反应，产生气体的体积（V）与时间（t）关系如图。
反应中镁和铝的（ ）
A．物质的量之比为3∶2
B．质量之比为3∶2
C．摩尔质量之比为2∶3
D．反应速率之比为2∶3
【答案】 A
【方法总结】
（1）等质量的铝分别与足量强酸、强碱反应时，消耗H＋与OH－的物质的量之比为3∶1；
（2）金属与酸或碱生成H2的量，最终取决于反应中金属失电子的物质的量。
【名师点睛】
金属与酸反应的计算
（1）实质：
电子转移守恒
（2）规律
①金属与酸反应产生氢原子的物质的量等于金属失去电子的物质的量。
②相同物质的量的不同金属与足量酸反应产生H2的物质的量之比等于反应后对应金属呈现的化合价之比。
（3）常用方法
①守恒法：
守恒法是化学计算中常用的方法，包括原子守恒、电荷守恒、电子得失守恒等。
②平均值法：
平均值法是混合物组分含量求解的常用方法，可设平均摩尔质量，要注意结合化合价进行转化。
【锦囊妙计，战胜自我】
铝与酸或碱反应生成H2的量的关系
铝分别与盐酸、氢氧化钠溶液反应的原理：
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。
反应物量的关系
生成H2的关系
Al
稀盐酸、NaOH溶液
等量
足量
n（HCl）（H2）＝n（Al），
n（NaOH）（H2）＝n（Al）
n（HCl）（H2）∶n（NaOH）（H2）＝1∶1
足量
二者等物质的量
n（HCl）（H2）＝n（HCl）
n（NaOH）（H2）＝n（NaOH）
n（HCl）（H2）∶n（NaOH）（H2）＝1∶3
易错起源4、“铝三角”转化及Al（OH）3沉淀的分析
例4．无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。
（1）氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体，其反应的离子方程式为__________________________________________________________________。
（2）工业上用铝土矿（主要成分为Al2O3，含有Fe2O3、SiO2等杂质）制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下：
已知：
物质
SiCl4
AlCl3
FeCl3
FeCl2
沸点/℃
57.6
180（升华）
300
1023
①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多，其作用是____________________________________（只要求写出一种）。
②步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气，则反应生成相对原子质量比硅大的单质是__________________________________________________________________。
③已知：
Al2O3（s）＋3C（s）===2Al（s）＋3CO（g）
ΔH1＝＋1344.1kJ·mol－1
2AlCl3（g）===2Al（s）＋3Cl2（g）
ΔH2＝＋1169.2kJ·mol－1
由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为
__________________________________________________________________。
④步骤Ⅲ的尾气经冷却至室温后，气体用足量的NaOH冷溶液吸收，生成的盐主要有3种，其化学式分别为________________________________________。
⑤结合流程及相关数据分析，步骤Ⅴ中加入铝粉的目的是_________________
_______________________________________________________。
【变式探究】将一定质量的镁、铝合金投入一定浓度的100mL盐酸中，使合金全部溶解，向所得溶液中滴加5.00mol·L－1的NaOH溶液至过量，生成沉淀的质量与加入NaOH溶液的体积的关系如图所示。
试求：
（1）原合金中铝的质量分数。
（2）盐酸的物质的量浓度。
【答案】
（1）36%
（2）8.00mol·L－1
【名师点睛】
1．“铝三角”转化关系
2．可溶性铝盐与强碱（如NaOH）溶液反应，Al元素存在形态分析
3．可溶性偏铝酸盐与酸（如盐酸）反应所得沉淀物质的量与反应物之间量的关系
4．Al（OH）3沉淀的图象分析
（1）向AlCl3溶液中滴入NaOH溶液
（2）向NaOH溶液中滴入AlCl3溶液
【锦囊妙计，战胜自我】
“铝三角”的应用
（1）鉴别（利用滴加顺序不同，现象不同）
AlCl3溶液中滴加NaOH溶液现象为：
先生成白色沉淀，后沉淀又溶解。
NaOH溶液中滴加AlCl3溶液现象为：
开始无明显现象，后产生白色沉淀，不溶解。
（2）分离提纯
①利用Al能溶于强碱溶液，分离Al与其他金属的混合物。
②利用Al2O3能与强碱反应，分离Al2O3与其他金属氧化物。
③利用Al（OH）3的两性，分离Al3＋与其他金属阳离子。
易错起源5、铁三角的转化关系
例5．（2015·课标全国卷Ⅰ，27，14分）硼及其化合物在工业上有许多用途。
以铁
硼矿（主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3
和SiO2等）为原料制备硼酸（H3BO3）的工艺流程如图所示：
回答下列问题：
（1）写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式________________。
为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有____________________
________________________________________________________（写出两条）。
（2）利用________的磁性，可将其从“浸渣”中分离。
“浸渣”中还剩余的物质是____________________________________________________（写化学式）。
（3）“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是_____________________________。
然后再调节溶液的pH约为5，目的是___________________________________。
（4）“粗硼酸”中的主要杂质是________（填名称）。
（5）以硼酸为原料可制得硼氢化钠（NaBH4），它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为________。
（6）单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。
以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程_______________________________。
【变式探究】FeCl3可通过多种途径转化成FeCl2。
（1）在FeCl3溶液中加入适量氢碘酸，发生反应的离子方程式为________________________________；
（2）工业上常将无水FeCl3在氮气作保护气的条件下加热至300～350℃，通入干燥的H2，而制得FeCl2。
该反应的化学方程式为___________________________；
（3）工业上另一种制备FeCl2的
方法是：
将无水的FeCl3与适量氯苯（C6H5Cl），在130℃持续加热约3小时，可发生如下反应：
2FeCl3＋C6H5Cl
2FeCl2＋C6H4Cl2＋HCl
根据有机反应规律，该反应中氯苯发生的是________（填有机反应类型）。
（4）分析上述三个反应，下列有关说法正确的是________（填序号）。
①反应
（1）中，氢碘酸既表现了酸性，又表现了还原性
②反应（3）中
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