高中化学金属及其化合物

五、金属及其化合物1.（2011北京高考11）下列实验方案中，不能．．测定Na2CO3和NaHCO3,混合物中Na2CO3质量分数的是A.取a克混合物充分加热，建中b克B.取a克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b克固体C.取a克混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b克D.取a克混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得b克固体。1、解析：NaHCO3受热易分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，所以通过加热分解利用差量法即可计算出Na2CO3质量分数，A正确；Na2CO3和NaHCO3均可与盐酸反应生成水、二氧化碳和氯化钠，所以bg固体是氯化钠，利用守恒法可计算出Na2CO3质量分数，B正确；混合物与足量稀硫酸充分反应，也会生成水和二氧化，所以逸出的气体是二氧化碳，但会混有水蒸气，即碱石灰增加的质量不是二氧化碳的质量，因此选项C不能测出混合物中Na2CO3质量分数；Na2CO3和NaHCO3都与Ba(OH)2反应，反应的方程式为CO32－＋Ba2＋=BaCO3↓、HCO3－＋OH－＋Ba2＋=H2O＋BaCO3↓，因此最后得到的固体是BaCO3，所以可以计算出Na2CO3质量分数，选项D也正确。答案：C2.（2011福建高考9）下表各选项中，不能．．利用置换反应通过Y得到W的一组化合物是选项化合物ABCDYCO2Fe2O3C2H5OHFeCl3WMgOAl2O3C2H5ONaCuCl22、解析：A项中是Mg与CO2反应，方程式为2Mg＋2CO2点燃2MgO＋C；B项中Al与Fe2O3发生铝热反应，方程式为Fe2O3＋2Al高温2Fe＋Al2O3；C项中是金属Na与C2H5OH反应，方程式为2Na＋2CH3CH2OH=2CH3CH2ONa＋H2↑。这三个反应都是置换反应。D项中是发生Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2，不是置换反应，但学生可能将此反应记错，认为生成了铁单质。此题难度不大，但素材来自教学一线，考查学生平时学习的错误，对实际教学有一定的指导作用。答案：D3.（2011广东高考10）某同学通过系列实验探究Mg及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是A、将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，置镁片于其中探究讨Mg的活泼性B、将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中，观察Mg(OH)2沉淀的生成C、将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀D、将Mg(OH)2沉淀转入表面皿中，加足量稀盐酸，加热蒸干得无水MgCl2固体3、解析：本题考察镁及其化合物的性质、常见的基本实验操作。稀释浓硫酸时，应将浓硫酸沿着器壁慢慢加入水中，并及时搅拌，A是错误的；过滤时需要用玻璃棒引流，因此C不正确；蒸发溶液时应该用蒸发皿而不是表面皿，由MgCl2水解，所以加热时必需在HCl的气氛中加热才能得到MgCl2固体，所以D不正确。因此只有选项B是正确的。答案：B4.（2011山东高考12）Al、Fe、Cu都是重要的金属元素。下列说法正确的是A.三者对应的氧化物均为碱性氧化物B.三者的单质放置在空气中均只生成氧化物C.制备AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法D.电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液是阴极上依次析出Cu、Fe、Al4、解析：铝对应的氧化物Al2O3属于两性氧化物，A不正确；铝属于活泼金属其表面易被空气中氧气氧化形成一层致密的氧化膜而使铝不易被腐蚀；铁放置在空气可以直接发生化学腐蚀，例如铁与氯气直接反应而被腐蚀；铜放置在空气中会和空气中氧气、二氧化碳和水缓慢的反应生成碱式碳酸铜即铜绿，方程式为2Cu+O2+CO2+H2O==Cu2(OH)2CO3，因此选项B不正确；AlCl3、FeCl3、CuCl2均属于强酸弱碱盐，在溶液中会水解生成相应的氢氧化物和HCl，溶液在加热时会促进水解，同时生成的HCl挥发，进一步促进水解，当溶液蒸干后将最终将得到相应的氢氧化物，所以选项C正确；铝属于活泼的金属元素，在水溶液中Al3+不会放电生成铝单质；Fe3+在水溶液会放电但产物是Fe2+，而不是单质铁；只有Cu2+在阴极上得到电子生成单质铜。所以选项D也不正确。答案：C5.（2011重庆）下列叙述正确的是A.Fe分别与氯气和稀盐酸反应所得氯化物相同B.K、Zn分别与不足量的稀硫酸反应所得溶液均呈中性C.Li、Na、K的原子半价和密度随原子序数的增加而增大D.C、P、S、Cl的最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强5、解析：铁属于变价属于变价金属，与强氧化剂反应生成Fe3＋，与弱氧化剂反应生成Fe2＋，氯气属于强氧化剂，盐酸属于非氧化性酸，因此选项A不正确；当硫酸不足时，Zn和K均过量，但过量的K会继续和水反应生成KOH而呈碱性，B不正确；同主族元素自上而下，随着核电荷数的增加电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，密度也逐渐增大，但Na的密度大于K的，C不正确；C、P、S、Cl的非金属性逐渐增强，所以其最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强，D正确。答案：D6．（2011上海5）高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型的自来水处理剂，它的性质和作用是A．有强氧化性，可消毒杀菌，还原产物能吸附水中杂质B．有强还原性，可消毒杀菌，氧化产物能吸附水中杂质C．有强氧化性，能吸附水中杂质，还原产物能消毒杀菌D．有强还原性，能吸附水中杂质，氧化产物能消毒杀菌6、解析：高铁酸钾(K2FeO4)中Fe的化合价是+6价，具有强氧化性，其还原产物Fe3+水解生成氢氧化铁胶体，能吸附水中杂质。答案：A7．（2011上海8）高炉炼铁过程中既被氧化又被还原的元素是A．铁B．氮C．氧D．碳7、解析：本题考察炼铁原理。答案：D8.(2011福建高考24，14分)四氯化钛（TiCl4）是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿（主要成分是FeTiO3）制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下：回答下列问题：（1）往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋2TiO2＋(无色)＋Fe＋4H＋===2Ti3＋(紫色)＋Fe2＋＋2H2OTi3＋(紫色)＋Fe3＋＋H2O===TiO2＋(无色)＋Fe2＋＋2H＋加入铁屑的作用是____________。（2）在②→③工艺中需要控制条件以形成TiO2·nH2O溶胶，该分散质颗粒直径大小在_____________范围。（3）若把③中制得的固体TiO2·nH2O用酸清洗除去其中的Fe(OH)3杂质，还可制得钛白粉。已知25℃时，Ksp[Fe(OH)3]＝2.79×10-39,该温度下反应Fe(OH)3＋3H＋Fe3＋＋H2O的平衡常数K=_____________。（4）已知：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(l)＋O2(g)△H=+140KJ·mol-12C(s)＋O2(g)===2CO(g)△H=—221KJ·mol-1写出④中TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl4和CO气体的热化学方程式：_____________。（5）上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是_____________（只要求写出一项）。（6）依据下表信息，要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4，可采用_____________方法。TiCl4SiCl4熔点/℃－25.0－68.8沸点/℃136.457.68、解析：（1）根据题意给出方程式分析铁屑的作用就是作为还原剂的，即：将Fe3＋还原为Fe2＋，另外浸出液显紫色，说明含有Ti3＋，防止Ti3＋被Fe3＋氧化成TiO2＋。参考答案中“生成Ti3＋保护Fe2＋不被氧化。”有点让人费解，能不能说成“防止Ti3＋被Fe3＋氧化成TiO2＋”或者说“将TiO2＋还原成Ti3＋”。（2）形成TiO2·nH2O溶胶，说明得到是胶体，其分散质颗粒直径大小为10－9～10－7m（或1nm～100nm）；（3）Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)×c3(OH—)＝2.79×10—39，25℃时，c(H+)×c(OH—)＝Kw＝1×10—14；反应Fe(OH)3＋3H＋Fe3＋＋H2O的平衡常数K=)()c(33HcFe＝42-3310)()c(OHcFe＝42-3910102.79＝2.79×103。（4）涉及盖斯定律计算，比较常规，按要求写出方程式相加即可得出答案：TiO2(s)＋2C(s)＋2Cl2(g)＝TiCl4(l)＋2CO(g)△H=—81KJ·mol-1（5）依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处产生了废气，废液，废渣等。（6）下表信息可以看出，SiCl4、TiCl4两者的沸点相差较大，要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4可用蒸馏（或分馏）等方法。这题是典型的化工流程题，问题设置不难。第（3）小问是亮点，精妙！个人觉得加上请计算．．．该反应的平衡常数K可能设问更清晰。答案：（1）使Fe3+还原为Fe2+；生成Ti3+保护Fe2+不被氧化。（2）10－9m～10－7m（或其他合理答案）；（3）2.79×103；（4）TiO2(s)＋2C(s)＋2Cl2(g)＝TiCl4(l)＋2CO(g)△H=—81KJ·mol-1；（5）产生三废（或其他合理答案）；（6）蒸馏（或分馏，或精馏）。9.（2011广东高考32，16分）由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用钢材镀铝。工艺流程如下：（注：NaCl熔点为801℃；AlCl3在181℃升华）（1）精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为①和②。（2）将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl2外还含有；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在。（3）在用废碱液处理A的过程中，所发生反应的离子方程式为。（4）镀铝电解池中，金属铝为极，熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以AlCl4―和Al2Cl7―形式存在，铝电镀的主要电极反应式为。（5）钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是。9、解析：本题考察物质的提纯、实验条件的选择、方程式的书写、原电池及电解的应用。（1）铝属于活泼金属，在高温下可置换某些金属或非金属，因此有关反应的方程式为2Al＋Fe2O3高温Al2O3＋2Fe、4Al＋3SiO2高温2Al2O3＋3Si。（2）在高温下，氯气可与氢气、金属钠和铝反应生成HCl、NaCl和AlCl3，由于温度是700℃，所以AlCl3会升化变成气体，因此气泡的主要成分除Cl2外还含有HCl和AlCl3；NaCl熔点为801℃，此时NaCl不会熔化，只能在浮渣中存在，即浮渣中肯定存在NaCl。（3）尾气经冷凝后分为气体A和B，由框图可知A是氯气和氯化氢的混合气体，B是AlCl3，因此用废碱液处理A的过程中，所发生反应的离子方程式为Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O和H++OH－＝H2O。（4）既然是镀铝，所以铝必需作阳极，由于熔融盐中铝元素和氯元素主要以AlCl4―和Al2Cl7―形式存在，所以阳极的电极反应式为Al+7AlCl4――3e－＝4Al2Cl7―。（5）铝在空气中易形成一层极薄的致密而坚固的氧化膜，它能阻止内部的金属继续被氧化，起到防腐蚀保护作用。答案：（1）①2Al＋Fe2O3高温Al2O3＋2Fe②4Al＋3SiO2高温2Al2O3＋3Si。（2）H2和AlCl3；NaCl（3）Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O。（4）阳极Al+7AlCl4――3e－＝4Al2Cl7―。（5）致密的氧化铝膜能隔绝钢材与空气中的O2、CO2和H2O等接触，使电化学腐蚀和化学腐蚀不能发生。10.（2011天津，14分）图中X、Y、Z为单质，其他为化学物，它们之间存在如下转化关系（部分产物已略去）。其中，A俗称磁性氧化铁；