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2010届高三化学140分突破精品资料第1讲
常见金属元素及其化合物
【知能整合】
1.钠及其化合物间的转化关系
2.铝及其化合物间的转化关系
3.铁及其化合物间的转化关系
4.铜及其化合物间的转化关系
5.五彩缤纷的铜世界
【典型例析】
例1:
把一瓶不饱和的烧碱溶液分成4等份。
保持温度不变,向4份溶液中分别加入一定量的NaOH、Na2O2、Na2O和Na,使溶液均恰好饱和,下列说法中正确的是
A.加入的NaOH的质量一定最大
B.加入的Na2O2和Na2O的质量比为1:
1
C.加入的NaOH、Na2O2、Na2O、Na的物质的量之比为2:
1:
1:
2
D.制成饱和溶液后,4份溶液中所含NaOH质量相同
变式训练:
将NaHCO3和Na2O2固体混合物置于密闭容器中加热至250℃,使其充分反应后,最后得到残余固体由两种物质组成,分别为amol,bmol,且a>b。
试通过计算:
(1)求原固体混合物中NaHCO3和Na2O2的物质的量。
(2)求最后气态生成物中各物质的量。
例2:
向X的溶液中,加入Y试剂,产生的沉淀示意图如下图所示情形的是(注意线段的斜率)
A.向NaOH和Ca(OH)2的混合液中通入CO2
B.向HCl和AlCl3的混合液中滴加NaOH
C.向NH4Al(SO4)2溶液中滴加NaOH
D.向NH4Cl和MgCl2的混合液中滴加NaOH
变式训练:
将mgAl2O3和Fe2O3的混合物溶于100mL盐酸中,然后逐滴加入1mol/LNaOH溶液,其结果如图所示:
(1)最初加入V1mLNaOH溶液的作用是____________;
(2)盐酸的物质的量浓度是___________________;
(3)若mg混合物中Al2O3和Fe2O3按不同比例进行上述实验(其他条件不变),则V2的值会不会改变__________(填“会”或“不会”),(V2—V1)的取值范围是____________。
例3:
现有Fe、Cu组成的合金,其中Fe、Cu的总物质的量为amol、Cu的物质的量分数为x;研成粉末后,全部投入含bmolHNO3稀溶液中,微热使其充分反应,且硝酸的还原产物只有NO,试回答下列问题:
(1)用微粒的符号填写下列空白(列举全部可能出现的情况)
①
②
③
④
⑤
⑥
残留固体成分
溶液中的金属离子
(2)当溶液中金属离子只有Fe2+、Cu2+时,则b的取值范围是(用a、x表示)_____________。
(3)当x=0.5时,溶液中Fe3+、Fe2+的物质的量相等时,在标准状况下共产生672mL气体,求a、b的值。
变式训练:
取一定量的Fe、Cu的混合物粉末,平均分成五等份,分别向每一份中加入一定量的稀硝酸,实验中收集到的NO气体(惟一还原产物)的体积及所得剩余物的质量记录如下(所有体积均在标准状况下测定):
实验序号
1
2
3
4
5
硝酸溶液体积(mL)
100
200
300
400
500
剩余固体的质量(g)
17.2
8
0
0
0
气体体积(L)
2.24
4.48
6.72
7.84
7.84
(1)该实验中所用硝酸的物质的量浓度为___________。
(2)第1次实验后剩余固体为___________,第2次实验后剩余固体为___________。
(均填写化学式)。
(3)求实验中每次所取混合物中铜的质量
【当堂反馈】
1.节日的焰火在寂静的夜空燃放出绚丽多姿的画面,这是利用了一些金属元素在燃烧时产生不同的颜色的原理,如含有钙、钾、铜元素的化合物能产生砖红色、紫色、绿色的火焰。
结合我们学过的知识,下列关于钙、钾、铜的冶炼方法正确是
A.电解法热分解法热还原法
B.电解法电解法 热还原法
C.热还原法热分解法电解法
D.电解法电解法 热分解法
2.向硫酸铜溶液中加入氨水,首先形成难溶物,继续加氨水,难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液。
下列对此现象说法中正确的是
A.Cu(OH)2先生成后又溶解,说明Cu(OH)2和Al(OH)3的性质相似
B.沉淀溶解后,将生成深蓝色的配离子[Cu(NH3)4]2+
C.向反应后的溶液中加入乙醇有晶体析出,因为[Cu(NH3)4]2+与乙醇发生反应
D.在[Cu(NH3)4]2+离子中,Cu2+提供空轨道,NH3提供孤对电子
3.有一钠块放置于潮湿空气中,表面氧化变质,且仍为白色块状固体,称其质量为25g,将其全部投入足量水中反应,得到溶液1000mL,并收集到气体2.24L(标准状况下的纯净物),再取此溶液100mL,用1mol/L的盐酸滴定至中性,用去70mL,并将滴定过程中产生的气体通入到足量的澄清石灰水中,得到干燥的沉淀1g,则金属钠的氧化率为
A.71.4%B.81.6%C.18.4%D.28.6%
4.将amL0.1mol/L硫酸铝溶液与bmL0.5mol/L氢氧化钠溶液混合,得到cmol氢氧化铝沉淀,若已知a、b、c中任意两个值,求另一个值,所求的值不止一个解的是(各选项中,单位均已略去)
A.a=100b=90c=?
B.a=100c=0.015b=?
C.b=90c=0.015a=?
D.a=75c=0.015b=?
5.回答下列有关金属铜的问题:
(1)在使用电烙铁时,其头部是一铜制的烙铁头,长期使用,表面被氧化,但脱落下来的氧化膜却是红色的,试说明原因。
(2)许多金属导体在导电过程中易冒电火花;铜的导电性仅次于银,但价格较低。
试分析在航空仪表中为什么不采用铜,而是用价格较为昂贵的Au、Pt、Pd的合金作为触点?
(3)CuS既可溶于稀HNO3,又可溶于KCN,这两种溶解过程明显不同,前一反应中CuS生成S单质,后一反应中CuS生成〔Cu(CN)4〕3-。
写出化学方程式。
6.如下图所示:
是用明矾[KAl(SO4)2·12H2O]制取硫酸铝和硫酸钾的操作步骤流程图(图中略去了沉淀物的洗涤操作),请在图中圆括号内填入适当的试剂名称,在方括号内填入适当的分离方法,并回答有关问题。
(1)试剂a是,b是,c是。
分离方法①是,②是,③是。
(2)按上述操作,不考虑损耗,在理论上,158g明矾最多可以制得Al2(SO4)3·18H2O____g,至少可以制得K2SO4______g。
7.将一块铜板浸泡在一定浓度的FeCl3溶液中一段时间后取出,得到一混合溶液,某校化学兴趣小组的同学为分析该混合溶液的组成,进行了如下实验:
Ⅰ、取50.0mL混合溶液,向其中加入足量的AgNO3溶液,得白色沉淀,过滤、干燥、称量,沉淀质量为86.1g;
Ⅱ、另取50.0mL混合溶液,向其中加入1.40g铁粉,结果铁粉全部溶解但未见固体析出;
Ⅲ、再取50.0mL混合溶液,向其中加入20.0mL稀硝酸,到一种无色气体,其体积换算成标准状况时为0.448L;请根据以上实验中得到的数据分析计算:
⑴ 原FeCl3溶液物质的量浓度(反应过程中过程中溶液体积的变化忽略不计);
⑵ 所得混合溶液中c(Cu2+)的取值范围。
【课后巩固】
1.试管中装有煤油和水的混合物,静置后放入一小块碱金属,可观察到金属块在煤油和水的界面附近上下往复运动。
下列说法不正确的是
A.此碱金属可能为钾或钠
B.上下运动是由于该金属与水反应产生气体
C.反应一段时间煤油会燃烧
D.若是金属铷,则上下运动的幅度比钠大
2.①氧化钠、②氢氧化钠、③过氧化钠、④亚硫酸钠。
各1摩尔上述固体物质,长期放置于空气中,最后质量增加情况是(不考虑潮解因素)
A.①=②>③>④B.①>③>④>②
C.②>①=③>④D.④>②>③>①
3.实现Al3++3A1O2-+6H2O=4Al(OH)3↓,正确的做法是
A.向铝盐溶液中不断加入纯碱溶液
B.向铝盐溶液中不断加入小苏打溶液
C.向烧碱溶液中不断滴入铝盐溶液
D.向铝盐溶液中不断滴入烧碱溶液
4.下列各组物质中的两种物质相互反应时,无论哪种物质过量,均可用一个离子方程式表示的是
A.硫酸与偏铝酸钠溶液B.氯化铜溶液与氨水
C.苯酚钠溶液与二氧化碳D.硝酸银溶液与烧碱
5.向含有amolAlCl3溶液中加入含有bmolKOH溶液,生成沉淀的物质的量可能是
①amol②bmol③a/3mol④b/3mol⑤0mol⑥(4a-b)mol
A.①③④⑤⑥B.①②③④⑤
C.①④⑤⑥D.①④⑤
6.由H2SO4、Al2O3、NaOH、Mg、Cl2两两之间进行反应,可制得的正盐有
A.5种B.6种C.7种D.8种
7.0.001mol金属放入10mL0.1mol/L某酸溶液中,产生22.4mL氢气(标准状况),下列情况中一定不可能的是
A.一价金属和一元酸B.二价金属和二元酸
C.三价金属和二元酸D.二价金属和一元酸
8.冶炼金属一般有下列四种方法:
①焦炭法;②水煤气(或氢气,或一氧化碳)法;③活泼金属置换法;④电解法。
四种方法在工业上均有应用。
古代有(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜;(Ⅱ)湿法炼铜;现代有(Ⅲ)铝热法炼铬;(Ⅳ)从光卤石中炼镁,对它们的冶炼方法的分析不正确的是
A.(Ⅰ)用①B.(Ⅱ)用②
C.(Ⅲ)用③D.(Ⅳ)用④
9.将含O2和CH4的混合气体充入装有23.4gNa2O2的密闭容器中点燃,反应结束后,容器温度为150℃,压强为0pa,将残留物溶于水无气体逸出。
下列叙述正确的是
A.原混合气体中O2和CH4的体积比为2:
1
B.原混合气体中O2和CH4的体积比为1:
2
C.残留固体中有Na2CO3和NaOH
D.残留固体中只有Na2CO3
10.将5.6gFe投入浓硝酸溶液,产生红棕色气体A,把所得溶液减压蒸干,得到20gFe(NO3)2和Fe(NO3)3的混合物,将该固体在高温下加热,得到红褐色的Fe2O3和气体B,A、B气体混合通入足量水中,在标准状况下剩余气体的物质的量为
A.2240mLB.4480mLC.3360mLD.1120mL
11.将一定量的NaOH和NaHCO3的混合物A,放在密闭容器中加热,充分反应后生成气体V1L(V1≠0)。
将反应后的固体残渣B与过量盐酸反应,又生成CO2V2L。
(气体体积在标准状况下测定)
(1)B的成分是______________。
A.Na2CO3与NaOHB.Na2CO3与NaHCO3
C.Na2CO3D.NaOH
(2)A中NaOH与NaHCO3共_____________mol;NaOH与NaHCO3物质的量之比为_____________。
12.把一支表面被氧化成10.2g氧化铝的铝条A,放入1L1.5mol/L热氢氧化钠溶液中,过一段时间后取出铝条,溶液质量增加了12.6g,此时的溶液称为甲溶液,体积仍为1L。
再把另一支表面也被氧化的一定量的铝条B,放入1L0.9mol/L硫酸溶液中,过一会儿取出,其质量减小了25.8g,溶液的质量增加了25.2g,此时的溶液称为乙溶液,体积仍为1L。
回答下列问题:
(1)甲溶液的溶质是________________(写化学式),其物质的量_____________________。
(2)乙溶液的溶质是_______________________(写化学式),其物质的量是__________。
(3)将甲、乙两溶液反应,若使滴加的量最少,而产生的沉淀最多,应将________溶液______L滴加到_________溶液(用“甲”或“乙”填写),产生的沉淀最多是_______g。
13.按下图要求写出下列两个反应的化学方程式,属于离子反应的写出离子方程式。
(1)B→C+D________________________________;
(2)E→F___________________________________。
14.将等质量混合的铜、锌、铁三种金属组成的混合物Wg加入到FeCl3和盐酸组成的混合液中,充分反应后:
(1)若无固体剩余,则溶液中一定有的金属离子是_____________________,可能有的金属离子是______。
(2)若剩余固体W/3g,则溶液中金属离子一定有_____________________,一定没有________________。
15.有Ba(OH)2、NaHSO4、NaHCO3三种溶液,已知其中两种溶液的物质的量浓度相同,且分别为另一种溶液的物质的量浓度的2倍;若先将NaHSO4和NaHCO3溶液各100mL混合反应后,再加入Ba(OH)2溶液100mL,充分反应后,将生成的白色沉淀滤出,测得滤液中只含一种NaOH溶质,其物质的量的浓度为0.9mol/L(不考虑溶液混和时引起溶液体积的变化),试回答:
(1)通过分析,判断原Ba(OH)2、NaHSO4、NaHCO3三种溶液中哪两种溶液的物质的量的浓度不可能相同?
,原因是。
(2)Ba(OH)2、NaHSO4、NaHCO3三种溶液可能的物质的量的浓度分别为__________、_________、_________。
16.已知甲、乙、丙分别代表中学化学中的常见物质,请根据题目要求完成下列问题:
(1)甲的化学式为RCl3,其溶液在加热蒸干并灼烧时可发生反应:
a.甲+H2O
乙+丙b.乙
氧化物+H2O
①若甲为某用途广泛的金属元素的氯化物,其溶液在上述变化中生成的氧化物为红棕色粉末,则该金属在周期表里的位置是:
____________________。
②若甲为某短周期金属元素的氯化物,则甲发生a反应的化学方程式为:
________________。
③将以上两种金属单质用导线连接,插入NaOH溶液构成原电池,则负极发生的电极反应为:
_______________。
(2)若甲、乙、丙均是短周期中同一周期元素形成的单质或化合物,常温下乙为固体单质,甲和丙均为气态化合物,且可发生反应:
甲+乙
丙。
则:
①甲的结构式为______________________。
②写出上述反应的化学方程式:
___________________。
③写出向200mL2mol·L-1的NaOH溶液中通入6.72L(标准状况)的气体甲发生完全反应的总离子方程式______________________。
17.A、B、C都是由两种元素组成的无机物,它们和单质甲、乙、丙存在如下图所示的转化关系(转化过程都不需要使用催化剂)。
完成下列问题:
(1)若甲是常见金属,乙是常见非金属固体单质,A、C在常温下均为无色气体,且A、B、C、甲、乙、丙都由短周期元素组成,则B的电子式是__________。
A与甲反应的化学方程式是__________________________。
(2)若上图所示的反应在水溶液中进行,甲在常温下为有色气体,乙在常温下为液体,丙是生活中常见的金属,则:
①丙在周期表中所处的位置是____________。
②丙与C反应的离子方程式为____________________。
③往A溶液中逐滴加入NaOH溶液时可能出现的现象是________________________。
18.在化工实验中,要除去某些杂质离子,往往采用在一定条件下使杂质离子以MxAy(DE4)z(OH)12的形式析出浅黄色晶体。
M、A、D、E代表四种元素。
已知:
①x+y+z=12(x、y、z均为正整数);
②取9.7克该化合物溶于水中,滴加用稀硝酸酸化的硝酸钡溶液,D、E两元素完全转化成白色沉淀。
将沉淀过滤、洗涤、干燥称量其质量为9.32克;
③滤液中A、M以阳离子形式存在(未被硝酸氧化),用胶头滴管取滤液2~3滴于白色点滴板上,再加1~2滴硫氰化钾溶液,滤液变成红色;
④往滤液中通入足量的H2S气体,使A离子完全被还原后,得到0.96克浅黄色沉淀。
试分析:
(1)D是__________,E是__________,理由_______________。
(2)A是__________,理由是______________________。
(3)通过计算和推理确定x=______、y=______、z=_______。
该盐的化学式为__________。
19.某工厂以精辉铜矿(主要成分为Cu2S)为原料冶炼金属铜,在炼铜炉内发生如下反应(在高温条件下进行):
2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2,2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2
⑴若生产38.4t金属铜,需要含杂质20%的精辉铜矿多少吨(设杂质不参加反应)?
⑵若⑴中产生的二氧化硫用于制硫酸,可生产98%的硫酸多少吨(二氧化硫转化成三氧化硫的转化率为92%,三氧化硫的吸收率为98%)?
⑶今将amolCu2S与bmol空气(氧气约占空气体积的20%)在密闭容器中高温加热,设反应前容器内的压强为P1,反应结束后冷却到原来温度,容器内的压强为P2,请完成下列表格。
反应后固体的成分
Cu
Cu2S、Cu
Cu2O、Cu
b的取值范围(用a表示)
P1与P2的关系(填>、<或=)
P1P2
P1P2
P1P2
2010届高三化学140分突破精品资料第1讲
常见金属元素及其化合物答案
例1:
思路点拨:
有关Na2O2、Na2O和Na的性质这一考点最能考查学生分析问题、解决问题的能力。
在求解这类问题时要运用极限思想和假设法计算,
疑难辨析:
由于Na2O2和水反应放出O2,因此若不能很好地判断Na2O2和Na2O与水反应的情况则易导致错误。
解题过程:
原不饱和溶液的量相同,欲使NaOH达到饱和,加入的物质含钠量越大,加入的量越少;加入的物质含钠量越小(相当于又加入了溶剂),最终加入的量就大,可用化学式假设法来进行比较。
本题答案A。
NaOH
Na2O2
Na2O
Na
化学式变形(Na+相等)
Na2(OH)2
Na2O
Na2
除Na外,增重
2×17
16
16
0
饱和时,需固体的物质的量
n1
>
n2
=
n3
>
n4
饱和时,需固体的质量
m1
>
m2
>
m3
>
m4
变式训练:
答案:
(1)NaHCO3为amol;Na2O2为(a+b)/2mol。
(2)H2O为(a-b)/2mol;O2为(a+b)/4mol
解析:
2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O↑,受热分解产生的CO2和H2O都要和Na2O2反应,可先考虑CO2的反应(因为先考虑H2O结果相同,且先考虑CO2简便)。
分析得:
固体残留物为Na2CO3、NaOH,气体产物为O2和H2O。
(1)根据C元素和Na元素守恒可得:
NaHCO3为amol;Na2O2为(a+b)/2mol;
(2)根据H元素和O元素守恒可得:
H2O为(a-b)/2mol;O2为(a+b)/4mol。
例2:
思路点拨:
根据反应发生的先后顺序再利用离子反应分析各线段所发生的反应。
疑难辨析:
题目中已强调“注意线段的斜率”这一句话,所以更应明确图像表示的是一个等腰梯形,而非斜梯形。
解题过程:
选项B中滴加的NaOH溶液先和HCl反应,所以一开始没有沉淀生成,不合题意。
选项C所得的图形是一个斜梯形。
选项D中生成的Mg(OH)2沉淀不溶于NaOH,因此沉淀量不会减少。
只有选项A正确。
变式训练:
答案:
(1)中和过量的酸
(2)V2×10-2mol/L(3)不会(3m/80)×103<(V2—V1)<(m/17)×103
解析:
(1)0~V1之间发生的反应为H++OH-=H2O,V1~V2之间发生的反应为Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓,Al3+3OH-=Al(OH)3↓,V2~V3之间发生的反应为Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O。
(2)在V2时,溶液中的溶质为NaCl,所以有n(HCl)=n(NaOH)=V2×10-3mol,可得盐酸的浓度为V2×10-2mol/L,(3)由
(2)可得混合物中Al2O3和Fe2O3按不同比例进行上述实验,V2的值会是不会改变的,V2—V1表示的是和2种金属离子反应所需NaOH的体积,用极值法进行计算,若mg混合物全为Al2O3,V2—V1等于(m/17)×103mL,若mg混合物全为Fe2O3,V2—V1等于(3m/80)×103mL,由此得解。
例3:
思路点拨:
弄清了下面三个过程后这类问题可迅速得解:
①过量的铁与浓硫酸共热的反应情况:
2Fe+6H2SO4(浓)
Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O;Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4;Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑②过量的铁与浓硝酸共热的反应情况分析:
Fe+6HNO3(浓)
Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O;3Fe+8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2+2NO2↑+4H2O;Fe+2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2③当金属和混酸反应时,要用离子方程式来计算产生气体的物质的量。
疑难辨析:
本题较为综合,没有一定的解题方法与技巧,很难完整地解决这个题目,如果按照有序思维来解决问题
(1),则较易解决,也不会漏掉某种情况,同时也为
(2)、(3)的解决打下一个好的基础。
当题目中出现两个变量时常用有序思维来解。
解题过程:
(1)按照有序思维,假设HNO3的量由少逐渐增多,从而依次确定残留固体成分及溶液中的金属离子。
①Fe、Cu;Fe2+,②Cu;Fe2+,③Cu;Fe2+、Cu2+,④无;Fe2+、Cu2+,⑤无;Fe2+、Cu2+,Fe3+,⑥无;Cu2+,Fe3+。
其中②为特殊情况,Fe与稀HNO3恰好反应生成Fe2+;④为Fe、Cu恰好与稀HNO3反应生成Fe2+、Cu2+,其余各种情况按HNO3的量逐渐增多来考虑,则不难确定。
(2)3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O;3Fe+8HNO3=3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O
ax8ax/3a(1-x)8a(1-x)/3
生成Fe2+、Cu2+时,总耗用硝酸量:
n(HNO3)=8ax/3+8a(1-x)/3=8a/3,铁恰好反应且生成Fe2+时耗硝酸量:
n(HNO3)=8a(1-x)/3,因此溶液中金属离子只有Fe2+、Cu2+时b的取值范围是8a(1-x)/3<b≤8a/3。
(3)根据电子守恒:
0.5a×2+0.25a×3+0.25a×2=672/22400×3,解得a=0.04mol,根据硝酸中的NO3—守恒可得b的值:
b==n[Fe(NO3)2]×2+n[Fe(NO3)3]×3+n[Cu(NO3)2]×2+n(NO)
==0.04mol×0.25×2+0.04mol×0.25×3+0.5×2×0.04mol+672/22400mol==0.12mol。
答案:
(1)c(HNO3)=4mol/L
(2)Fe、CuCu(3)14.4g
解析:
(1)由第一组数据可知固体有剩余。
无论硝酸和什么金属反应,都有n(HNO3)=4n(NO)。
加入100mL硝酸溶液时,n(NO)=0.1mol,则n(HNO3)=0.4mol,c(HNO3)
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