近年高考化学大二轮复习 第1部分 知识整合 专题3 元素及其化合物 第10讲 金属及其化合物(20

2017高考化学大二轮复习第1部分知识整合专题3 元素及其化合物第10讲金属及其化合物
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第10讲金属及其化合物
［限时50分钟，满分70分]
一、选择题（包括7个小题，每小题5分，共35分）
1．（2016·郴州一模)下列有关金属及其化合物的说法正确的是
A．铝和氢氧化钠溶液反应生成Al（OH)3和H2O
B．钠在空气中燃烧生成淡黄色的Na2O
C．铁在高温下与水蒸气反应生成Fe2O3和H2
D．用碳酸钠和氢氧化钙反应制NaOH
解析A、铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，错误；B、钠在空气中燃烧生成淡黄色的过氧化钠，错误；C、铁在高温下与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，错误;D、碳酸钠和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠,正确。

答案D
2．（2016·厦门模拟)一定条件下，中学化学常见物质甲、乙之间存在如下转化关系，乙是
错误!错误!错误!错误!错误!
A．HCl B．FeCl2
C．KOH D．NaHCO3
解析由甲→乙发生复分解反应可知，甲、乙均为化合物，甲→乙发生化合反应.由转化关系可知，甲为化合物，不会通过化合反应生成HCl，A不选；若乙为FeCl2，甲→乙的化合反应应属于氧化还原反应,但不满足甲→乙发生复分解反应，B不选;甲为化合物,不会通过化合反应生成KOH，C不选;若甲为碳酸钠，与少量盐酸发生复分解反应生成乙(碳酸氢钠）,碳酸钠、水、二氧化碳发生化合反应生成乙（碳酸氢钠)，故选D。

答案D
3．（2016·上海高考）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不能反应，而Al2O3是两性氧化物，可以与NaOH发生反应产生NaAlO2,过滤后洗涤，就得到纯净的MgO，故可分离；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，故可分离;C.二氧化硅是酸性氧化物,可以与NaOH发生反应,而氧化铁与NaOH不能发生反应。

加入过量的NaOH，然后过滤洗涤,就得到纯净的氧化铁，故可分离；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，故不能分离。

答案D
4．(2015·江苏高考）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．粗硅错误!SiCl4错误!Si
B．Mg（OH）2错误!MgCl2 (aq)错误!Mg
C．Fe2O3错误!FeCl3(aq）错误!无水FeCl3
D．AgNO3（aq)错误![Ag（NH3）2］OH（aq）错误!Ag
解析A、Si＋2Cl2错误!SiCl4，SiCl4＋2H2错误!Si＋4HCl，故正确;B、工业上制备Mg，是电解熔融状态下的氯化镁，故B错误；C、FeCl3是强酸弱碱盐,直接加热蒸发最终得到的是氧化铁,故C错误；D、蔗糖是非还原性糖，不能与银氨溶液反应,故D错误。

答案A
5．下列实验与对应示意图的关系正确的是
A B C D
NaAlO2溶液中逐滴
滴加盐酸至过量
AlCl3溶液中逐滴
滴加氨水至过量
明矾溶液中逐滴滴
加Ba（OH）2溶液至
过量
澄清石灰水中缓慢
通入CO2至过量
2223
↓，Al(OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O,形成沉淀与溶解沉淀所消耗的盐酸体积比为1∶3，A错误;NH3·H2O 碱性很弱，不能溶解Al(OH）3，B错误；Ba（OH)2加入明矾中，SO2－，4和Al3＋均能够形成沉淀，Al3＋先沉淀完全：2Al3＋＋6OH－＋3Ba2＋＋3SO2－4===2Al（OH)3↓＋3BaSO4↓，再加入Ba（OH）2后,SO 错误!继续沉淀,而Al（OH)3溶解,当SO错误!完全沉淀时，Al(OH）3恰好溶解：Ba2＋＋2OH－＋2Al
（OH）3＋SO错误!===BaSO4↓＋2AlO错误!＋4H2O,C正确；澄清石灰水中通入CO2，直至过量，先形成沉淀，之后沉淀会溶解：Ca2＋＋CO2＋2OH－===CaCO3↓＋H2O，CaCO3＋CO2＋H2O===Ca2＋＋2HCO 错误!,D错误。

答案C
6．（2015·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
,所以加入KSCN溶液后，不变红色，现象错误;B、Cu与硫酸铁发生氧化还原反应,生成硫酸铜和硫酸亚铁，无黑色固体出现，现象错误；C、铝在空气中加热生成氧化铝的熔点较高，所以内部熔化的铝不会滴落,错误;D、硫酸镁与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化镁沉淀，再加入硫酸铜，则生成氢氧化铜蓝色沉淀，沉淀的转化符合由溶解度小的向溶解度更小的沉淀转化，所以氢氧化铜的溶度积比氢氧化镁的溶度积小，正确.
答案D
7．将三种黑色粉末组成的混和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0.15 mol还原铁粉恰好反应完全，可得浅绿色溶液和6.4 g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
解析根据“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”知酸是浓硝酸，最后的气体是二氧化碳和NO，则固体含C，另外根据得到红色沉淀知固体含氧化铜，根据Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu知生成0。

1 mol Cu，消耗Fe 0.1 mol，则另外消耗的0.05 mol 的Fe应该是与Fe3＋反应了,而且n（Fe3＋）=0.1 mol，n(Fe)∶n(Cu）=1∶1。

答案B
二、非选择题（包括4个小题,共35分）
8．(8分)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代表为Al2O3，Al2O3与H＋反应生成Al3＋和H2O(反应①），Al2O3与OH－反应生成AlO错误!和H2O(反应④），AlO错误!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－2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错误!＋H2O
(2)2NaCl(熔融)错误!2Na＋Cl2↑
2NaCl＋2H2O错误!2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
(3）2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－(或2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－）
9．（9分)铜是生物体必需的微量元素,也是人类最早使用的金属之一。

铜的生产和使用对国计民生各个方面都产生了深远的影响.
（1)写出铜与稀硝酸反应的化学方程式_________________________________
_____________________________________________________________________。

(2）为了保护环境和节约资源，通常先用H2O2和稀硫酸的混合溶液溶出废旧印刷电路板中的铜,最终实现铜的回收利用。

写出溶出铜的离子方程式_____________________________________________________________________。

（3）工业上以黄铜矿为原料，采用火法熔炼工艺生产铜。

该工艺的中间过程会发生反应：2Cu2O＋Cu2S错误!6Cu＋SO2↑,该反应的氧化剂是________；当生成19.2 g Cu时，反应中转移的电子为________mol。

(4）铜在潮湿的空气中能发生吸氧腐蚀而生锈，铜锈的主要成分为Cu2（OH)2CO3（碱式碳酸铜)。

试写出上述过程中负极的电极反应式_____________________________________________________________________。

（5）某研究性学习小组用“间接碘量法”测定某试样中CuSO4·5H2O(不含能与I－反应的氧化性杂质）的含量。

取a g试样配成100 mL溶液，每次取25。

00 mL，滴加KI溶液后有白色碘化物沉淀生成。

写出该反应的离子方程式_________________________________________________________________________________ __________________________________________________________.
继续滴加KI溶液至沉淀不再产生，溶液中的I2用硫代硫酸钠标准溶液滴定，发生反应的化学方程式为I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6，平均消耗c mol·L－1的Na2S2O3溶液V mL。

则试样中CuSO4·5H2O的质量分数为_____________________________________________________________________。

解析(1)稀硝酸具有强氧化性能够氧化铜，自身转化为NO，方程式为3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。

（2）硫酸提供的酸性环境可增强H2O2的氧化性,将铜氧化:Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O.
（3）氧化剂在反应中化合价降低,Cu2O→Cu，铜的化合价降低，Cu2S―→Cu＋SO2,铜的化合价降低，硫元素的化合价升高,故Cu2O、Cu2S为氧化剂。

19。

2 g Cu的物质的量为19。

2 g/64 g·mol－1=0.3 mol,Cu2S、Cu2O中铜的化合价均为＋1价，故转移电子的物质的量为0。

3 mol。

（4)负极金属发生氧化反应:2Cu－4e－＋CO2＋3H2O===Cu2（OH)2CO3＋4H＋.铜发生吸氧腐蚀过程中,负极：2Cu－4e－===2Cu2＋，正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，在CO2的作用下，形成碱式碳酸铜:2Cu2＋＋4OH－＋CO2===Cu2(OH)2CO3＋H2O。

（5）从题意可知，白色碘化物为CuI，铜的化合价降低，则I－被氧化为I2：2Cu2＋＋4I－===2CuI＋I2。

根据反应可知，两反应中物质存在如下关系：
2CuSO4·5H2O～I2～2Na2S2O3
500 g 2 mol
m cV×10－3 mol m=0.25cV g
则试样中CuSO4·5H2O的质量分数为4×0.25 cV g/a g×100%=100 cV/a%.
答案(1)3Cu＋8HNO3（稀)===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O
（2）Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O
（3）Cu2O、Cu2S 0。

3
（4)2Cu－4e－＋CO2＋3H2O===Cu2(OH）2CO3＋4H＋
(5）2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2100 cV/a%
10．（9分）(2016·海南高考)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）制备明矾的过程如下图所示。

回答下列问题:
易拉罐错误!错误!错误!错误!错误!错误!
(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：K W=1.0×10－14,Al(OH)3AlO错误!＋H＋＋H2O K=2。

0×10－13.Al（OH)3溶于NaOH 溶液反应的平衡常数等于____________。

解析(1)易拉罐(主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质)，它们都是比较活泼的金属，都可以与酸发生反应，而Al可以与强碱溶液反应变为NaAlO2进入溶液，而Fe、Mg不能与碱发生反应，所以要以含Al的易拉罐为原料制取明矾,应该用强碱NaOH溶液溶解，选项d正确；
(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，反应的离子方程式是2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO错误!＋3H2↑;(3)滤液A的主要成分是NaAlO2，向其水溶液中加入NH4HCO3溶液,发生HCO错误!＋AlO错误!＋H2O===Al(OH)3↓＋CO错误!，所以沉淀B的化学式为Al(OH)3；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性,其原因是Al3＋为弱碱阳离子，发生水解反应，消耗水电离产生的OH－，当最终达到平衡时溶液中c（H＋)＞c(OH－)，所以溶液显酸性。

(4)由已知得Al（OH）3溶于NaOH溶液反应的平衡常数K=错误!=错误!=错误!=20.
答案(1)d
(2)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
（3)Al（OH）3Al3＋水解，使溶液中H＋浓度增大
(4）20
11．(9分)（2016·衡水模拟）铁、铝、铜等金属及其化合物在日常生活中应用广泛,请根据下列实验回答问题：
（1)生铁中含有一种铁碳化合物X(Fe3C）.X在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体Y，将Y溶于过量盐酸的溶液中含有的大量阳离子是________.
(2)某溶液中有Mg2＋、Fe2＋、Al3＋、Cu2＋四种离子，向其中加入过量的NaOH溶液后,过滤，将滤渣高温灼烧并将灼烧后的固体投入到过量的稀盐酸中，所得溶液与原溶液相比,溶液中大量减少的阳离子是________。

A．Mg2＋B．Fe2＋C．Al3＋D．Cu2＋
（3)氧化铁是重要工业颜料，用废铁屑制备它的流程如下：
回答下列问题：
①操作Ⅰ的名称是________，操作Ⅱ的名称是________.
②写出在空气中煅烧FeCO3的化学方程式_____________________________________________________________________。

（4)有些同学认为酸性KMnO4溶液滴定也能进行铁元素含量的测定，其反应如下:5Fe2＋＋MnO错误!＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。

a．称取2.85 g绿矾(FeSO4·7H2O)产品，溶解,在250 mL容量瓶中定容;
b．量取25。

00 mL待测溶液于锥形瓶中；
c．用硫酸酸化的0.010 00 mol·L－1KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积的平均值为20。

00 mL.
①实验前,首先要精确配制一定物质的量浓度的KMnO4溶液250 mL，配制时需要的仪器除天平、玻璃棒、烧杯、胶头滴管外，还需____________。

②某同学设计的下列滴定方式，最合理的是________。

(夹持部分略去)(填字母序号)
③计算上述样品中FeSO4·7H2O的质量分数为____________。

解析(1）磁性的固体Y为四氧化三铁，溶于过量盐酸溶液中，其反应的离子方程式为Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O；所以溶液中含有的大量阳离子是Fe2＋、Fe3＋、H＋.
(2)该转化关系如图所示：
故大量减少的离子有Al3＋、Fe2＋。

(3）①经操作Ⅰ得到滤液和滤渣，故该操作为过滤。

结合产品为Fe2O3,则逆推知经煅烧产生。

为防止其中会有杂质混入，应对沉淀进行洗涤，再经干燥处理.
②煅烧过程中，分解产生的FeO被空气中的氧气氧化为Fe2O3。

（4)①配制一定体积浓度准确的溶液需要容量瓶,所以答案为250 mL的容量瓶。

②酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，能腐蚀橡胶管，所以应用酸式滴定管盛装高锰酸钾溶液。

③5FeSO4·7H2O~5Fe2＋~MnO错误!
5×278 g 1 mol
m0.010 00 mol· L－1×0.02 L m=0。

278 g
则绿矾产品总质量为m′=0.278 g×250
25
=2.78 g，样品的质量分数为2。

78 g/2。

85 g×100％
=97。

5％。

答案（1)Fe2＋、Fe3＋、H＋
（2)B、C （3）①过滤洗涤
②4FeCO3＋O2=====，高温
2Fe2O3＋4CO2
(4）①250 mL容量瓶②b③97.5％。