高考真题金属及其化合物.docx
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高考真题金属及其化合物
金属及其化合物
1.金属原子的最外层电子排布特点;金属原子最外层电子数较少。
易失去最外层电子。
)
2.在物理性质上金属有哪些共性?
(常温下除汞外均为晶体,有金属光泽,是热、电的良导体,大多有良好的延展性。
)
3.金属的化学性质
(1)金属与氧气的反应
钠与氧气反应-常温:
4Na+O2==2Na2O加热:
2Na+O2
Na2O2;
铝与氧气反应:
通常与氧气易反应,生成致密的氧化物起保护作用4Al+3O2==2Al2O3加热铝箔时,由于外层氧化膜的熔点比铝的熔点高,故熔化的液态铝并不滴落。
除去氧化膜的铝箔加热很快生成新的氧化膜,熔化的液态铝并也不滴落。
铁与氧气反应:
3Fe+2O2
Fe3O4(Fe2O3·FeO)
(2)金属与水的反应
钠与水反应:
2Na+2H2O==2NaOH+H2↑;实验现象:
钠浮在水面上,熔成小球,在水面上游动,有哧哧的声音,最后消失,在反应后的溶液中滴加酚酞,溶液变红。
铝与水反应:
加热时微弱反应
铁与水反应:
高温与水蒸气反应3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2。
(3)金属与酸的反应
钠与酸反应:
如2Na+2HCl==2NaCl+H2↑,Na放入稀盐酸中,是先与酸反应,酸不足再与水反应。
因此Na放入到酸中Na是不可能过量的。
比钠与水的反应剧烈多。
②与酸反应:
强氧化性酸,如浓硫酸和浓硝酸在常温下,使铝发生钝化现象;加热时,能反应,但无氢气放出;非强氧化性酸反应时放出氢气。
③与酸反应:
强氧化性酸:
常温下浓硫酸和浓硝酸使铁钝化。
加热时,与强氧化性反应,但无氢气放出。
非强氧化性酸:
铁与酸反应有氢气放出。
(4)某些金属与碱反应:
和强碱溶液反应:
2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑。
(5)金属与盐溶液反应:
钠与盐的溶液反应:
钠不能置换出溶液中的金属,钠是直接与水反应。
反应后的碱再与溶液中的物质反应。
如钠投入到硫酸铜溶液的反应式:
2Na+CuSO4+2H2O==Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑。
②铝与盐的溶液反应:
如能置换出CuSO4、AgNO3等溶液中的金属。
③铁与某些盐反应:
如Fe+CuSO4==Cu+FeSO4,Fe+2FeCl3==3FeCl2等。
4.金属的氧化物
(1)氧化钠和过氧化钠
名称
氧化钠
过氧化钠
化学式与化合价
颜色状态
白色固体
淡黄色固体(粉末)
与H2O反应
Na2O+H2O=2NaOH
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
与CO2反应
Na2O+CO2=Na2CO3
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
与酸反应
Na2O+2HCl=2NaCl+H2O
2Na2O2+4HCl=4NaCl+O2↑+2H2O
生成条件
钠与O2常温下反应:
4Na+O2=2Na2O
用途
供氧剂、氧化剂、漂白剂
(2)氧化铝:
典型的两性氧化物
(1)耐火材料(Al2O3熔点高)
(2)冶炼金属铝
2Al2O3
4Al+3O2↑。
宝石的主要成分是氧化铝
两性氧化物:
既能与强酸反应又能与强碱反应生成盐和水的氧化物。
Al2O3+6HCl==2AlCl3+3H2O,Al2O3+2NaOH==2NaAlO2+H2O
Al2O3+6H+=2Al3++3H2O,Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O
(3)铁的氧化物
FeO
Fe2O3
Fe3O4(Fe2O3·FeO)
铁元素的价态
+2
+3
+2、+3
俗称
铁红
磁性氧化铁
色态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
类别
碱性氧化物
碱性氧化物
复杂氧化物
水溶性
难溶
难溶
难溶
稳定性
不稳定
稳定
稳定
主要化学性质
有一定的还原性易被氧化为三价铁的化合物
与酸反应生成三价铁盐
化合物中+2的铁有还原性,易被氧化。
5、金属的氢氧化物
白色固体:
NaOH、Ca(OH)2、Ba(OH)2、Mg(OH)2、Al(OH)3、Fe(OH)2
红褐色固体:
Fe(OH)3蓝色固体:
Cu(OH)2
溶于水生成强碱
与酸反应生成盐和水。
难溶碱受热分解生成金属氧化物和水。
特性:
Al(OH)3是两性氢氧化物;Fe(OH)2易被氧化。
(1)氢氧化铝(Al(OH)3):
白色难溶于水的胶状沉淀,是两性氢氧化物。
热易分解
两性氢氧化物:
既能与强酸又能与强碱反应生成盐和水的氢氧化物。
Al(OH)3+3HCl==AlCl3+3H2O,Al(OH)3+NaOH==NaAlO2+2H2O.2Al(OH)3
Al2O3+3H2O
Al(OH)3的制备:
在氯化铝溶液中加足量氨水。
AlCl3+3NH3·H2O==Al(OH)3↓+3NH4Cl。
向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液,现象是先有沉淀,后溶解。
反应式:
先Al3++3OH-==Al(OH)3↓,后Al(OH)3+OH-==AlO2-+2H2O。
(2)铁的氢氧化物
Fe(OH)2
Fe(OH)3
主要性质
白色难溶于水的沉淀,不稳定,易被氧化成氢氧化铁,颜色变化为:
白色-灰绿色-红褐色。
反应式:
4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3。
因此在制备时常采取措施:
除溶液中的氧;加有机溶剂封住液面;胶头滴管要伸入到溶液中。
红褐色难溶于水的沉淀,受热易分解。
2Fe(OH)3
Fe2O3+3H2O,能溶于强酸溶液,生成相应的盐。
6、重要的盐
(1)碳酸钠和碳酸氢钠
性质
Na2CO3(Na2CO3·10H2O)
NaHCO3
性质比较
俗称
纯碱或苏打
小苏打
NaHCO3的颗粒比Na2CO3小
水溶性
易溶于水
溶于水
S(Na2CO3)>S(NaHCO3)
溶液酸碱性
显碱性
显碱性
同浓度Na2CO3的pH大于NaHCO3的pH
热稳定性
稳定
2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O
NaHCO3的热稳定性比Na2CO3差,用于除杂质。
与酸反应
CO32-+2H+=H2O+CO2↑
反应剧烈
HCO3-+H+=H2O+CO2↑
等物质的量时Na2CO3耗酸量大于NaHCO3
与碱反应
易与Ba(OH)2、Ca(OH)2反应生成BaCO3、CaCO3沉淀和NaOH
能与所有可溶碱反应生成碳酸正盐和水
溶液中相互转化
Na2CO3溶液能吸收CO2转化为NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2==2NaHCO3
NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O
除CO2中的HCl杂质是用饱和的NaHCO3溶液,而不用Na2CO3溶液
用途
用在玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油、冶金等工业中。
发酵粉的主要成分之一;治疗胃酸过多等。
(2)明矾:
化学式KAl(SO4)2·12H2O(十二水合硫酸铝钾),无色晶体,易溶于水。
明矾净水原理:
明矾溶于水发生水解反应,生成Al(OH)3胶体,吸附水中的杂质,使水澄清。
(3)铁盐和亚铁盐
Fe2+与Fe3+离子的检验;
(1)
溶液是浅绿色
(2)
Fe2+
与KSCN溶液作用不显红色,再滴氯水则变红
(3)加NaOH溶液现象:
白色沉淀灰绿色红褐色
(1)与无色KSCN溶液作用显红色
Fe3+
(2)溶液显黄色或棕黄色
(3)加入NaOH溶液产生红褐色沉淀
7、金属知识网络(写出各步反应的化学方程式)
1、钠元素化合物知识网络:
2、铝及其化合物的知识网络
3、铁及其化合物的知识网络
1.【2016年高考江苏卷】下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是(D)
A.SO2具有氧化性,可用于漂白纸浆B.NH4HCO3受热易分解,可用作氮肥
C.Fe2(SO4)3易溶于水,可用作净水剂
D.Al2O3熔点高,可用作耐高温材料
2.【2016年高考新课
标卷】化学在生活中有着广泛的应用,下列对应关系错误的是(B)
Al2(SO4)3化学性质
实际应用
A.
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
3.【2016年高考江苏卷】根据侯氏制碱原理制备少量NaHCO3的实验,经过制取氨气、制取NaHCO3、分离NaHCO3、干燥NaHCO3四个步骤,下列图示装置和原理能达到实验目的的是(C)
4.【2016年高考四川卷】根据下列实验操作和现象得出的结论正确的是(D)
选项
实验操作
现象
结论
A
将某溶液与稀盐酸反应产生的气体通入澄清石灰水
石灰水变浑浊
该溶液中一定含有CO32-
B
常温下,将铁片浸入足量浓硫酸中
铁片不溶解
常温下,铁与浓硫酸钠一定没有发生化学反应
C
向某食盐溶液中滴加淀粉溶液
溶液颜色不变
该食盐中一定没有添加碘化钾
D
向苯酚钠溶液中滴加乙酸溶液
溶液变浑浊
相同条件下,乙酸的酸性一定比苯酚强
5.【2016年高考上海卷】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(D)
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
6.【2016年高考上海卷】已知NaOH+Al(OH)3→Na[Al(OH)4]。
向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量NaOH浓溶液,立即封闭罐口,易拉罐渐渐凹瘪;再过一段时间,罐壁又重新凸起。
上述实验过程中没有发生的离子反应是(D)
A.CO2+2OH−→CO32−+H2OB.Al2O3+2OH−+3H2O→2[Al(OH)4]−
C.2Al+2OH−+6H2O→2[Al(OH)4]−+3H2↑D.Al3++4OH−→[Al(OH)4]−
7.【2016年高考新课
标Ⅱ卷】某白
色粉末由两种物质组成,为鉴别其成分进行如下实验:
①取少量样品加入足量水仍有部分固体未溶解;再加入足量稀盐酸,有气泡产生,固体全部溶解;②取少量样品加入足量稀硫酸有气泡产生,振荡后仍有固体存在。
该白色粉末可能为(C)
A.NaHCO3、Al(OH)3B.AgCl、NaHCO3C.Na2SO3、BaCO3D.Na2CO3、CuSO4
8.【2016年高考北京卷】K2Cr2O7溶液中存在平衡:
Cr2O72-(橙色)+H2O
2CrO42-(黄色)+2H+。
用K2Cr2O7溶液进行下列实验:
结合实验,下列说法不正确的是(D)
A.
中溶液橙色加深,
中溶液变黄B.
中Cr2O72-被C2H5OH还原
C.对比
和
可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强D.若向
中加入70%H2SO4溶液至过量,溶液变为橙色
9.[2016年高考江苏卷]制备(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的实验中,需对过滤出产品的母液(pH<1)进行处理。
常温下,分别取母液并向其中加入指定物质,反应后的溶液中主要存在的一组离子正确的是(D)
A.通入过量Cl2:
Fe2+、H+、NH4+、Cl-、SO42-B.加入过量NaClO溶液:
NH4+、Fe2+、H+、SO42-、ClO-
C.加入过量NaOH溶液:
Na+、Fe2+、NH4+、SO42-、OH-
D.加入过量NaClO溶液:
Na+、SO42-、Cl-、ClO-、OH-
10.【2016年高考新课标Ⅰ卷】(15分)
元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3+(蓝紫色)、Cr(OH)4−(绿色)、Cr2O72−(橙红色)、CrO42−(黄色)等形式存在,Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体,回答下列问题:
(1)Cr3+与Al3+的化学性质相似,在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量,可观察到的现象是:
(2)CrO42−和Cr2O72−在溶液中可相互转化。
室温下,初始浓度为1.0mol·L−1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72−)随c(H+)的变化如图所示。
①用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应____________
②由图可知,溶液酸性增大,CrO42−的平衡转化率__________(填“增大“减小”或“不变”)。
根据A点数据,计算出该转化反应的平衡常数为__________。
③升高温度,溶液中CrO42−的平衡转化率减小,则该反应的ΔH_________0(填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)在化学分析中采用K2CrO4为指示剂,以AgNO3标准溶液滴定溶液中的Cl−,利用Ag+与CrO42−生成砖红色沉淀,指示到达滴定终点。
当溶液中Cl−恰好完全沉淀(浓度等于1.0×10−5mol·L−1)时,溶液中c(Ag+)为_______mol·L−1,此时溶液中c(CrO42−)等于__________mol·L−1。
(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10−12和2.0×10−10)。
(4)+6价铬的化合物毒性较大,常用NaHSO3将废液中的Cr2O72−还原成Cr3+,反应的离子方程式为______________
【答案】
(1)蓝紫色溶液变浅,同时有灰蓝色沉淀生成,然后沉淀逐渐溶解成绿色溶液;
(2)①2CrO42-+2H+
Cr2O72-+H2O;②增大;1.0×1014;③小于;(3)2.0×10-5;5×10-3;(4)Cr2O72-+3HSO3-+5H+=2Cr3++3SO42-+4H2O。
11.【2016年高考新课标Ⅱ卷】(1
5分)
某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。
回答下列问题:
(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成0.1mol/L的溶液.在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是________
(2)甲组同学取2mLFeCl2溶液,加入几滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液变红,说明Cl2可将Fe2+氧化。
FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为_______
(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨,该组同学在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油,再于液面下依次加入几滴氯水和l滴KSCN溶液,溶液变红,煤油的作用是______。
(4)丙组同学取10mL0.1mol/LKI溶液,加入6mL0.1mol/LFeCl3溶液混合。
分别取2mL此溶液于3支试管中进行如下实验:
①第一支试管中加入1mLCCl4充分振荡、静置,CCl4层呈紫色;
②第二只试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液,生成蓝色沉淀:
③第三支试管中加入1滴KSCN溶液,溶液变红。
实验②检验的离子是_____(填离子符号);实
验①和③说明:
在I-过量的情况下,溶液中仍含有______(填离子符号),由此可以证明该氧化还原反应为______。
(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式为;一段时间后.溶液中有气泡出现,并放热,随后有红褐色沉淀生成。
产生气泡的原因是;生成沉
淀的原因是(用平衡移动原理解释).
【答案】28.
(1)防止Fe2+被氧化
(2)2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)
(4)F
e2+;Fe3+;可逆反应(5)H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O,Fe3+催化H2O2分解产生O2;H2O2分解反应放热,促进Fe3+的水解平衡正向移动。
12.【2016年高考新课标Ⅲ卷】(14分)
过氧化钙微溶于水,溶于酸,可作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。
以下是一种制备过氧化钙的实验方法。
(一)碳酸钙的制备
(1)步骤①加入氨水的目的是_______。
小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大,有利于____
(2)右图是某学生的过滤操作示意图,其操作不规范的是______(填标号)。
a.漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁b.玻璃棒用作引流
c.将滤纸湿润,使其紧贴漏斗壁d.滤纸边缘高出漏斗
e.用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动以加快过滤速度
(二)过氧化钙的制备
CaCO3
滤液
白色晶体
(3)步骤②的具体操作为逐滴加
入稀盐酸,至溶液中尚存有少量固体,此时溶液呈____性(填“酸”、“碱”或“中”。
将溶液煮沸,趁热过滤。
将溶液煮沸的作用是
(4)步骤③中反应的化学方程式为,该反应需要在冰浴下进行,原因是
(5)将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤,使用乙醇洗涤的目的是
(6)制备过氧化钙的另一种方法是:
将石灰石煅烧后,直接加入双氧水反应,过滤后可得到过氧化钙产品。
该工艺方法的优点是,产品的缺点是。
【答案】
(1)调节溶液pH使Fe(OH)3沉淀;过滤分离;
(2)ade;(3)酸;除去溶液中溶解的CO2;
(4)CaCl2+2
NH3·H2O+H2O2=CaO2↓+2NH4Cl+2H2O;温度过高时过氧化氢分解;(5)去除结晶表面水分;(6)工艺简单、操作简单;纯度较低。
13.【2016年高考新课标Ⅲ卷】(14分)
以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生成硫酸的催化剂。
从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。
废钒催化剂的主要成分为:
物质
V2O5
V2O4
K2SO4
SiO2
Fe2O3
Al2O3
质量分数/%
2.2~2.9
2.8~3.1
22~28
60~65
1~2
<1
以下是一种废钒催化剂回收工艺路
线:
回答下列问题:
(1)“酸浸”时V2O5转化为VO2+,反应的离子方程式为___________
同时V2O4转成VO2+。
“废渣1”的主要成分是__________________
(2)“氧化”中欲使3mol的VO2+变为VO2+,则需要氧化剂KClO3至少为______mol。
(3)“中和”作用之一是使钒以V4O124−形式存在于溶液中。
“废渣2”中含有
(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为:
4ROH+V4O124−
R4V4O12+4OH−(以ROH为强碱性阴离子交换树脂)。
为了提高洗脱效率,淋洗液应该呈_____性(填“酸”“碱”“中”)。
(5)“流出液”中阳离子最多的是
(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀,写出“煅烧”中发生反应的化学方程式
【答案】
(1)V2O5+2H+=2VO2++H2O;SiO2;
(2)0.5;(3)Fe(OH)3、Al(OH)3;(4)碱;(5)K+;(6)2NH4VO3
V2O5+H2O+2NH3↑。
14.【2016年高考四川卷】(16分)
资源的高效利用对保护环境、促进经济持续健康发展具有重要作用。
磷尾矿主要含Ca5(PO4)3F和CaCO3·MgCO3。
某研究小组提出了磷尾矿综合利用的研究方案,制备具有重要工业用途的CaCO3、Mg(OH)2、P4和H2,其简化流程如下:
已知:
①Ca5(PO4)3F在950℃不分解;②4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C
2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4
请回答下列问题:
(1)950℃煅烧磷尾矿生成气体的主要成分是___________。
(2)实验室过滤所需的玻璃仪器是_____________。
(3)NH4NO3溶液能从磷矿I中浸取出Ca2+的原因是__________。
(4)在浸取液II中通入NH3,发生反应的化学方程式是____________。
(5)工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。
已知25℃,101kPa时:
CaO(s)+H2SO4(l)=CaSO4(s)+H2O(l)△H=-271kJ/mol
5CaO(s)+H3PO4(l)+HF(g)=Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l)△H=-937kJ/mol
则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是_________________。
(6)在一定条件下CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g),当CO与H2O(g)的起始物质的量之比为1:
5,达平衡时,CO转化了5/6.若akg含Ca5(PO4)3F(相对分子质量为504)的质量分数为10%的磷尾矿,在上述过程中有b%的Ca5(PO4)3F转化为P4,将产生的CO与H2O(g)按起始物质的量之比1:
3混合,则相同条件下达平衡时能产生H2________kg。
(1)CO2
(2)漏斗、烧杯、玻璃棒。
(3)NH4+水解使溶液呈酸性,与CaO、Ca(OH)2反应生成Ca2+
(4)MgSO4+2NH3+2H2O===Mg(OH)2↓+(NH4)2SO4。
(5)Ca5(PO4)3F(s)+5H2SO4(l)=5CaSO4(s)+H3PO4(l)+HF(g)△H=-418kJ/mol。
(6)
15.【2016年高考新课标Ⅲ卷】(15分)
聚合硫酸铁(PFS)是谁处理中重要的絮凝剂,下图是以回收废铁屑为原料制备PFS的一种工艺流程。
回答下列问题
(1)废铁屑主要为表面附有大量铁锈的铁,铁锈的主要成分为_________。
粉碎过筛的目的是_______
(2)酸浸时最合适的酸是_____,写出铁锈与酸反应的离子方程式_____________________。
(3)反应釜中加入氧化剂的作用是_________,下列氧化剂中最合适的是____________(填标号)。
A.KMnO4B.
C.
D.
(4)聚合釜中溶液的pH必须控制在一定的范围内,pH偏小时Fe3+水解程度弱,pH偏大时则_______。
(5)相对于常压蒸发,减压蒸发的优点是______。
(6)盐基度B是衡量絮凝剂絮凝效果的重要指标,定义式为
(n为物质的量)。
为测量样品的B值,取样品mg,准确加入过量盐酸,充分反应,再加入煮沸后冷却的蒸馏水,以酚酞为指示剂,用cmol/L的标准NaOH溶液进行中和滴定(部分操作略去,已排除铁离子干扰)。
到终点时消耗NaOH溶液VmL。
按照上述步骤做空白对照试验,消耗NaOH溶液
,已知该样品中Fe的质量分数w,则B的表达式为______
【答案】
(1)Fe2O3·xH2O;选取细小颗粒,增大反应物接触面积,提高“酸浸”反应速率;
(2)硫酸Fe2O3·xH2O+6H+=2Fe3++3SO42-+(x+3)H2O;(3)氧化Fe2+,c;(4)pH过大,容易生成Fe(OH)3,产率降低;(5)减压蒸馏,可防止温度过高,聚合硫酸铁分解;(6)
。
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