高中化学专题6 金属及其化合物

共24页第1页专题6金属及其化合物【课前练习】1.（09年北京理综·12）由短周期元素组成的中学常见无机物A、B、C、D、E、X存在如右图转化关系（部分生成物和反应条件略去）。下列推断不正确的是A．若X是Na2CO3，C为含极性键的非极性分子，则A一定是氯气，且D和E不反应B．若A是单质，B和D的反应是OH+3HCO=H2O+23CO，则E一定能还原Fe2O3C．若D为CO，C能和E反应，则A一定为Na2O2，其电子式是D．若D为白色沉淀，与A摩尔质量相等，则X一定是铝盐答案：A2.（09年广东文基·65）下列有关金属及其化合物的说法正确的是A．1L生理盐水（0.9％NaCl溶液）中含有9molNa+B．出土的古代铜制品表面覆盖着铜绿，其主要成分是CuOC．装修门窗使用的铝合金材料的硬度比铝小，熔点比铝低D．节日燃放的烟花是某些金属元素发生焰色反应所呈现出来的色彩答案：D3.（09年上海化学·25）铁和铝是两种重要的金属，它们的单质及化合物有着各自的性质。（1）在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应：Fe2O3(s)＋3CO(g)2Fe(s)＋3CO2(g)①该反应的平衡常数表达式为：K=。②该温度下，在2L盛有Fe2O3粉末的密闭容器中通入CO气体，10min后，生成了单质铁11.2g。则10min内CO的平均反应速率为。（2）请用上述反应中某种气体的有关物理量来说明该反应已达到平衡状态：①②。（3）某些金属氧化物粉末和Al粉在镁条的引燃下可以发生铝热反应。下列反应速率（v）和温度（T）的关系示意图中与铝热反应最接近的是。（4）写出氢氧化铝在水中发生酸式电离的电离方程式：，共24页第2页欲使上述体系中Al3＋浓度增加，可加入的物质是。答案：（本题共8分）（1）323[CO][CO]0.015mol/(Lmin)（2）①CO或（CO2）的生成速率与消耗速率相等；②CO（或CO2）的质量不再改变（合理即给分）（3）b（4）Al(OH)3H＋＋AlO2－＋H2O盐酸（合理即给分）4.把铜粉和过量的铁粉加入到热的浓硝酸中，充分反应后，溶液中大量存在的金属阳离子是（）A.只有Fe2+B.只有Fe3+C.有Fe2+和Cu2+D.有Fe3+和Cu2+答案：A【知识动脉】知识框架（1）金属钠及其化合物：（2）金属镁及其化合物：共24页第3页（3）金属铝及其化合物：（4）金属铁及其化合物共24页第4页（5）金属铜及化合物一、金属钠及化合物（一）、金属钠1.钠：原子结构示意图：核外电子排布式：在周期表中位置：2.性质：（1）.物理性质：（2）.化学性质：（完成下列方程式）与非金属的反应（常温下O2，点燃条件下与O2）与H2O的反应与有机物的反应（与乙醇，与苯酚，与乙酸）与盐溶液的反应（与硫酸铜溶液）3.保存、制取、应用例1.（09年上海化学·10）9.2g金属钠投入到足量的重水中，则产生的气体中含有+1CuCCOH2FeNH3C2H5OH0Cu+2CuO2Cl2H2SO4HNO3Fe3+H2O2KMnO4K2Cr2O7SO2Cl2R浓HClCCOH2I-共24页第5页A．0.2mol中子B．0.4mol电子C．0.2mol质子D．0.4mol分子解析与评价：本题典型考察了单质钠与水反应的相关计算。9.2克钠物质的量为0.4mol,生成氢气0.2mol,0.2mol氢气分子中含有0.4mol电子，0.4mol质子，0mol中子，故只有B正确。答案：B【变式训练1】下列关于钠的说法不正确的是（）A、金属钠和氧气反应，条件不同，产物不同B、钠钾合金通常状况下呈液态，可作原子反应堆的导热剂C、钠的化学活泼性很强，少量的钠可保存在有机溶剂4CCl中D、由于钠比较活泼，所以它能从溶液中置换出金属活动顺序表中钠后面的金属【变式训练2】将少量金属钠分别投入下列物质的水溶液中，有气体放出，且溶液质量减轻的是（）A.HClB.NaOHC.24KSOD.4CuSO（二）、钠的化合物1.钠的氧化物（Na2O、Na2O2）化学名称Na2ONa2O2俗名颜色/状态/稳定性电子式重要反应与水与CO2例2.（08年全国理综I·6）在溶液中加入足量Na2O2后仍能大量共存的离子组是A．4NH、Ba2＋、Cl、3NOB．K＋、2AlO、Cl、24SOC．Ca2＋、Mg2＋、3NO、3HCOD．Na＋、Cl、23CO、23SO解析与评价：本题典型考察Na2O2与水反应的性质。Na2O2与水反应方程式：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2,显然A中NH4＋与OH-不能共存，C中Ca2＋、Mg2＋、3HCO与OH-不能共存，D中O2可以将23SO氧化，故只能选B。答案：D【变式训练3】（08北京卷）1mol过氧化钠与2mol碳酸氢钠固体混合后，在密闭的容器中加热充分反应，排出气体物质后冷却，残留的固体物质是()A．Na2CO3B．Na2O2Na2CO3C．NaOH、Na2CO3D．Na2O2、NaOHNa2CO3例3.2.1gCO和2H组成混合气体与足量的2O充分反应后，立即通入足量的22NaO固体中，固体质量增加共24页第6页（）A.2.1gB.3.6gC.7.2gD.不可确定解析与评价：本题是有关氧化钠的计算，解决它主要是建立思维模型,CO和2H与2O燃烧的化学方程式为：2222COOCO点燃，22222HOHO点燃2CO、2H跟22NaO的反应分别为：222232222CONaONaCOO，2222224HONaONaOHO。从4个化学方程式可以看出：增加的质量恰好为CO和2H混合气体的质量，即2222322,2HCONaONaCONaONaOH答案：A【变式训练4】200℃时，11.6g由CO2和H2O组成的混合气体与足量的Na2O2充分反应后，固体质量增加3.6g，则原混合气体的平均相对分子质量为（）A.5.8B.11.6C.23.2D.46.4【变式训练5】将含有O2和CH4的混合气体置于盛有23.4gNa2O2的密闭容器中，电火花点燃，反应结束后，容器内的压强为零（150℃），将残留物溶于水中，无气体产生。下列叙述正确的是A．原混合气体中O2和CH4的体积比为2∶1B．残留物只有Na2CO3C．原混合气体中O2与CH4的体积比为1∶1D．残留物只有Na2CO3和NaOH2.常见的钠盐（Na2CO3和NaHCO3）碳酸钠碳酸氢钠俗名苏打、纯碱小苏打色、态通常以Na2CO3·10H2O存在，为无色晶体，易风化失水为白色粉未Na2CO3白色粉未水溶性易溶于水溶解度较碳酸钠小热稳定性稳定，受热为分解2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O与盐酸反应慢Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2↑+H2O快NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O与碱反应Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3+2NaOHNaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O相互转化用途重要的化工原料，用于玻璃、造纸、纺织、洗涤剂等的生产食品工业，泡沫灭火剂等例4.（09年全国理综卷I·11）微粒检验某含有NaHCO3杂质的Na2CO3样品的纯度，现将w1g样品加热，其质量变为w2g，则该样品的纯度（质量分数）是A．112315384B．12131)(84C．112314273D．1123184115ΔNa2CO3NaHCO3酸加热或碱共24页第7页解析与评价：本题考察了碳酸钠与碳酸氢钠的相互转化，属于容易题。碳酸氢钠加热分解方程式如下：2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2,2*846284*2*(w1-w2)/62(w1-w2)纯度=1-84*2*(w1-w2)/62w1=112315384答案：A【变式训练6】有关纯碱和小苏打的叙述正确的是（）A.等质量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量稀H2SO4反应，NaHCO3产生的CO2多B.等质量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量的同种盐酸反应，NaHCO3消耗的盐酸多C.向NaHCO3溶液中滴入Ba(OH)2溶液无沉淀，而Na2CO3溶液中加入Ba(OH)2溶液出现白色沉淀D.Na2CO3和NaHCO3都既能与酸反应，又能与氢氧化钠反应例5.（常州一中2009学年度第二学期高三化学期初试卷）我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业做出了突出贡献。他以NaCl、NH3、CO2等为原料先制得NaHCO3，进而生产出纯碱。有关反应的化学方程式为：NH3+CO2+H2O======NH4HCO3NH4HCO3＋NaCl======NaHCO3↓＋NH4Cl；2NaHCO3======Na2CO3＋CO2↑＋H2O（1）碳酸氢铵与饱和食盐水反应，能析出碳酸氢钠晶体的原因是（填字母标号）。a．碳酸氢钠难溶于水b．碳酸氢钠受热易分解c．碳酸氢钠的溶解度相对较小，所以在溶液中首先结晶析出（2）某探究活动小组根据上述制碱原理，进行碳酸氢钠的制备实验，同学们按各自设计的方案实验。①一位同学将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠，实验装置如下图所示（图中夹持、固定用的仪器未画出）。试回答下列有关问题：（Ⅰ）乙装置中的试剂是；（Ⅱ）丁装置中稀硫酸的作用是；共24页第8页（Ⅲ）实验结束后，分离出NaHCO3晶体的操作是（填分离操作的名称）。②另一位同学用图中戊装置（其它装置未画出）进行实验。（Ⅰ）实验时，须先从管通入气体，再从管中通入气体；（Ⅱ）有同学建议在戊装置的b管下端连接己装置，理由是；（3）请你再写出一种实验室制取少量碳酸氢钠的方法：解析与评价：本题将侯氏制碱法作为试题的载体，主要考察了碳酸钠与碳酸氢钠的性质、转化等内容，同时融合了实验的基本原理，操作、探究内容，属于中等难度试题。（1）问中考察碳酸氢钠与碳酸钠的溶解度，（2）问考察了基本实验原理、操作、评价等问题，乙中试剂的选择主要考虑从甲装置中出来的气体，含有氯化氢气体的二氧化碳，故要除去氯化氢，因此选择饱和碳酸氢钠溶液。丁的作用是用来除去尾气，尾气应该包含氨气和二氧化碳，而稀硫酸只能吸收氨气。分离碳酸氢钠晶体的操作从题目中可知道分离的是固液混合物，最优的当然是过滤。（3）通入气体需注意先通入氨气，在通入二氧化碳，可以提高二氧化碳的吸收率，进而提高碳酸氢钠的产率答案：（1）c（2）①（Ⅰ）饱和碳酸氢钠溶液；（Ⅱ）吸收未反应的NH3（答“防止倒吸”或“吸收CO2”不给分））；（Ⅲ）过滤②（Ⅰ）a、NH3，b、CO2；（Ⅱ）增大气体与溶液接触面积，提高CO2吸收率；（3）用碳酸氢铵与适量饱和食盐水反应。（或往烧碱溶液中通入过量CO2；往饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2等。其他合理方法均可）【变式训练7】我国化学侯德榜（右图）改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：(1)上述生产纯碱的方法称，副产品的一种用途为。(2)沉淀池中发生的化学反应方程式是。(3)写出上述流程中X物质的分子式。(4)使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了（填上述流程中的编号）的循环。从沉淀池中取出沉淀的操作是。(5)为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加CO2Na2CO3X食盐水循环II循环I母液(提取副产品)煅烧炉合成氨厂沉淀池NH3NH3共24页第9页。(6)向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有。(a)增大NH4+的浓度，使NH4Cl更多地析出(b)使NaHCO3更多地析出(c)使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度答案：（1）联合制碱法或侯德榜制碱法、化肥或电解液或制药等（其他合理答案均给分）（2）NH3+CO2+H2O+NaCl→NH4Cl+NaHCO3↓或NH3+CO2+H2O→NH4HCO3NH4HCO3+NaCl→NaHCO3↓+NH4Cl（3）（4