化学《高考专题辅导》专题检测卷（十）专题三第2讲金属元素单质

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专题检测卷(十)

金属元素单质及其重要化合物

(45分钟 100分)

一、选择题(本题包括6小题,每小题7分,共42分) 1.(2013·周口模拟)下列说法正确的是 ( ) A.金不溶于任何溶液

B.铜、锌在空气中均被氧化成对应的氧化物 C.铜锌合金的熔点低于铜或锌的熔点

D.稀有金属原子 Ti质子数和中子数之差为28

2.“隐形衣”的核心材料是“元材料”,“元材料”一般是由聚合材料和微小的锡卷或金属丝混合制成,从而使电磁辐射的路径弯曲。下列说法不正确的 是( )

A.聚合材料属于高分子材料

B.合金也是重要的材料,其组成中只有金属(两种或几种金属) C.金属能够拉成金属丝说明金属具有延展性

D.利用金属氧化物冶炼金属必须利用氧化还原反应

3.(2013·龙岩一模)Al、Cu都是重要的金属元素。下列说法正确的是 ( ) A.两者对应的氧化物均为碱性氧化物 B.两者的单质都能与稀硫酸反应产生氢气 C.常温条件下,两种金属都能溶解于浓硝酸中

D.制备AlCl3、CuCl2,均不能采用将其溶液直接蒸干的方法

4.固体粉末X中可能含有Fe、FeO、CuO、MnO2、KCl和K2CO3中的若干种。为确定该固体粉末的成分,某同学依次进行了以下实验: ①将X加入足量水中,得到不溶物Y和溶液Z

②取少量Y加入足量浓盐酸,加热,产生黄绿色气体,并有少量红色不溶物 ③向Z溶液中滴加AgNO3溶液,生成白色沉淀 ④用玻璃棒蘸取溶液Z于广范pH试纸上,试纸呈蓝色 分析以上实验现象,下列结论正确的是 ( ) A.X中一定不存在FeO

B.不溶物Y中一定含有Fe和CuO C.Z溶液中一定含有KCl、K2CO3 D.Y中不一定存在MnO2

5.(2013·安庆二模)研究发现,硝酸越稀,还原产物中氮元 素的化合价越低。某同学取适量的铁铝合金与足量很稀的硝 酸充分反应,没有气体放出。在反应结束后的溶液中,逐滴加 入4 mol·L-1NaOH溶液,所加NaOH溶液的体积(mL)与产生的 沉淀的物质的量(mol)的关系如图所示。 分析上述图形,下列说法不正确的是 ( )

A.OC段离子反应方程式:H++OH-====H2O

B.溶液中结合OH-能力最强的离子是H+,最弱的离子是Al3+

C.溶液中n(N )=0.012 mol

D.欲测定F点沉淀的质量,实验步骤是过滤、洗涤、干燥、称量 6.(2013·孝感二模)下列实验与对应示意图的关系正确的是 ( )

A NaAlO2溶液中逐滴滴加盐酸至过量 B AlCl3溶液中逐滴滴加Ba(OH)2溶液至加氨水至过量 过量 量 慢通入CO2至过C D 明矾溶液中逐滴滴澄清石灰水中缓 二、非选择题(本题包括4小题,共58分)

7.(14分)(2013·临沂一模)工业上用某矿渣(含有Cu2O、Al2O3、Fe2O3、SiO2)提取铜的操作流程如下:

已知:Cu2O+2H+====Cu+Cu2++H2O

(1)实验操作Ⅰ的名称为 ;在空气中灼烧固体混合物D时,用到多种硅酸盐质的仪器,除玻璃棒、酒精灯、泥三角外,还有 (填仪器名称)。 (2)滤液A中铁元素的存在形式为 (填离子符号),生成该离子的离子方程式为 ,检验滤液A中存在该离子的试剂为 (填试剂名称)。

(3)金属单质E与固体混合物F发生的某一反应可用于焊接钢轨,该反应的化学方程式为 。

(4)常温下,等pH的NaAlO2和NaOH两份溶液中,由水电离出的c(OH-)前者为后者的108倍,则两种溶液的pH= 。

(5)①利用电解法进行粗铜精炼时,下列叙述正确的是 (填代号)。 a.电能全部转化为化学能 b.粗铜接电源正极,发生氧化反应

c.精铜作阴极,电解后电解液中Cu2+浓度减小

d.粗铜精炼时通过的电量与阴极析出铜的量无确定关系

②从浓硫酸、浓硝酸、蒸馏水中选用合适的试剂,测定粗铜样品中金属铜的质量分数,涉及的主要步骤为称取一定质量的样品→ →过滤、洗涤、干燥→称量剩余固体铜的质量。(填缺少的操作步骤,不必描述操作过程的细节)

8.(16分)(2013·铜陵期末)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++Mn +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 。 9.(14分)(2013·昆明一模)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

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ag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cmol·L-1的Na2S2O3溶液VmL。则试样中CuSO4·5H2O的质量分数为 。 10.(14分)(2012·安徽高考)工业上从废铅蓄电池的铅膏回收铅的过程中,可用碳酸盐溶液与处理后的铅膏(主要成分为PbSO4)发生反应:PbSO4(s)+C (aq)

PbCO3(s)+S 某课题组用PbSO4为原料模拟该过程,探究上述反应的 (aq)。实验条件及固体产物的成分。

(1)上述反应的平衡常数表达式:K= 。 (2)室温时,向两份相同的PbSO4样品中分别加入同体积、同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液均可实现上述转化。在 溶液中PbSO4转化率较大,理由是 。

(3)查阅文献:上述反应还可能生成碱式碳酸铅[2PbCO3·Pb(OH)2],它和PbCO3受热都易分解生成PbO。该课题组对固体产物(不考虑PbSO4)的成分提出如下假设。请你完成假设二和假设三: 假设一:全部为PbCO3;

假设二: ; 假设三: 。 (4)为验证假设一是否成立,课题组进行如下研究。 ①定性研究:请你完成下表中内容。 实验步骤(不要求写出具体操作过程) 取一定量样品充分干燥,…… 预期的实验现象和结论 ②定量研究:取26.7 mg的干燥样品,加热,测得固体质量随温度的变化关系如下图。某同学由图中信息得出结论:假设一不成立。你是否同意该同学的结论,并简述理由: 。

答案解析

1.【解析】选C。金能够溶于王水,A错误;铜在空气中被腐蚀生成铜锈,主要成分是Cu2(OH)2CO3,B错误;合金熔点一般比各成分金属的低,C正确 Ti质子数为22,中子数为50-22=28,两者之差为28-22=6即相差6,D错误。

2.【解析】选B。合金是两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的材料,其中可能含有非金属,如钢铁中含有碳、硅等非金属。

3.【解析】选D。Al2O3是两性氧化物,A错误;铜为不活泼金属,不能与稀硫酸反应生成氢气,B错误;常温下,浓硝酸能够使铝表面钝化,而使反应停止,C错误;直接蒸干AlCl3、CuCl2得到的固体分别是Al(OH)3和Al2O3、Cu(OH)2和CuO(或只有CuO),D正确。

4.【解析】选B。固体中可溶解的物质有KCl和K2CO3,信息③得到的白色沉淀可能是AgCl、Ag2CO3或二者的混合物,信息④说明溶液呈碱性,则一定存在K2CO3;信息②能够生成黄绿色的氯气,MnO2一定存在,还产生红色不溶物为铜单质,则CuO和Fe一定存在。综上所述,一定存在的有Fe、CuO、MnO2、K2CO3,而FeO和KCl不能确定是否存在。综上所述,B正确。

5.【解析】选B。根据题意,没有气体放出,故还原产物为铵根离子,溶液中存在

的离子为Al3+、Fe3+、H+、N ,根据谁碱性弱,谁结合氢氧根离子的能力就弱,故 与NaOH反应的先后顺序为H+、Fe3+、Al3+、N ,然后Al(OH)3溶解。根据DE段消 耗NaOH 3 mL,可以计算n(N )=n(NaOH)=0.003 L×4 mol·L-1=0.012 mol,正确。

6.【解析】选C。NaAlO2溶液中逐滴滴加盐酸反应的离子方程式为

++3+Al +H+H2O====Al(OH)3↓,Al(OH)3+3H====Al+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

3+3+

误;Ba(OH)2加入明矾中,S 和Al均能够形成沉淀,Al先沉淀完全:

2Al3++6OH-+3Ba2++3S ====2Al(OH)3↓+3BaSO4↓,再加入Ba(OH)2后,S 继续

沉淀,而Al(OH)3溶解,当S 完全沉淀时,Al(OH)3恰好溶解:

Ba2++2OH-+2Al(OH)3+S ====BaSO4↓+2Al +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++2HC ,D错误。

7.【解析】本题的关键点是固体混合物B的成分,根据溶解性可知,SiO2不溶于酸,也不溶于水,故固体混合物中有SiO2,结合信息可知Cu2O与稀盐酸反应可以产生铜,因Fe3+的氧化性能够氧化铜:2Fe3++Cu====Cu2++2Fe2+,则滤液成分为Al3+、Fe2+、Cu2+。

(4)假设二者的pH为a,NaAlO2溶液呈碱性是因Al 水解导致的,故该溶液中水电离的OH-浓度为10a-14mol·L-1,NaOH抑制水的电离,水电离的OH-浓度为10-amol·L-1。10a-14/10-a=108,则2a-14=8,a=11。

(5)①电解过程中电能除转化为化学能外,还转化为热能,a错误;电解精炼粗铜,粗铜应为阳极,故与电源正极相连,发生氧化反应,b正确;电解时,粗铜中的活泼金属铁也放电,而阴极只有Cu2+得电子,故溶液中的Cu2+浓度略有降低,c正确;根据电子守恒,阴极析出的铜物质的量是转移电子数的1/2。

②粗铜是铁和铜的混合物,因浓硫酸不能完全溶解铁、浓硝酸和稀硝酸能够与铜反应,故应利用蒸馏水将浓硫酸稀释,然后利用稀硫酸溶解铁。 答案:(1)过滤 坩埚

(2)Fe2+ 2Fe3++Cu====2Fe2++Cu2+ KSCN溶液和新制氯水 (3)2Al+Fe2O3

Al2O3+2Fe (4)11

(5)①b、c ②将浓硫酸用蒸馏水稀释,将样品与足量稀硫酸充分反应 8.【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由于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+ ～ Mn

5×278 g 1 mol

m 0.01 000 mol·L-1×0.02 L m=0.278 g

则绿矾产品总质量为m'=0.278 g××100%=97.5%。

答案:(1)Fe2+、Fe3+、H+ (2)B、C

=2.78 g,样品的质量分数为2.78 g/2.85 g

(3)①过滤 洗涤 ②4FeCO3+O2

2Fe2O3+4CO2

(4)①250 mL容量瓶 ②b ③97.5%

【解题技巧】在解答与铁有关的问题时,要熟记铁的有关特征性质:①特征颜色变化。例如,颜色:Fe2+(浅绿色),Fe3+(棕黄色),Fe3+与SCN-反应使溶液显红色的特性,空气中Fe2+与OH-反应时沉淀颜色的变化等。②特征价态变化。铁是常见的变价元素。

9.【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×10-3mol m=0.25cVg

则试样中CuSO4·5H2O的质量分数为 4×0.25cVg/ag×100%=100cV/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+I2 100cV/a%

10.【解析】(1)根据反应方程式容易写出反应的平衡常数表达式:K=

。

(2)HC 难电离,相同浓度时,Na2CO3溶液中C 浓度远大于NaHCO3溶液中C

的浓度,C 浓度越大,越有利于PbSO4的转化。

(3)根据信息及假设一,不难得出假设二和假设三分别为全部为2PbCO3·Pb(OH)2、PbCO3与2PbCO3·Pb(OH)2的混合物。

(4)①从题目信息可知“2PbCO3·Pb(OH)2和PbCO3受热都易分解生成PbO”,并且前者分解有水生成,而后者没有,再联系实验步骤开始的第一句话,不难推出用验证加热分解后是否有二氧化碳和水生成的方法设计实验方案。 ②若全部为PbCO3,根据PbCO3的质量为

PbO+CO2↑,26.7 mg PbCO3全部分解得到的PbO

3-1

×223×10mg·mol=22.3 mg,而实际质量为22.4 mg,

因此假设一不成立 答案:(1)

(2)Na2CO3 相同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液中,前者c(C )较大

(3)全部为2PbCO3·Pb(OH)2 PbCO3与2PbCO3·Pb(OH)2的混合物 (4)①

实验步骤(不要求写出具体操作过程) 取一定量样品充分干燥,然后将样品加热分解,将产生的气体依次通过盛若无水硫酸铜不变蓝色,澄清石灰水变有无水硫酸铜的干燥管和盛有澄清石浑浊,说明样品全部是PbCO3 灰水的烧瓶 ②同意。若全部为PbCO3,26.7 mg完全分解后,其固体质量为22.3 mg 【变式备选】某探究小组对铝与NaOH的反应进行了如下探究: 实验装置: 探究方法:

①如图所示,安装好烧瓶、分液漏斗、双孔塞,并检查装置 气密性,保证气密性良好;并将装置固定在铁架台上。 ②在烧瓶中加入几片铝片、两药匙片状NaOH,在分液漏斗 中加入30 mL水。重新安装好装置。

③用两手挤出塑料气球中的空气,将玻璃导管口插入塑料气球的吹嘴中,一手握住塑料气球,一手轻轻打开分液漏斗的活栓,使水缓缓地滴下,可以观察到随着水溶解NaOH,铝逐渐与NaOH反应,产生气泡;还可以观察到塑料气球缓缓鼓起。 ④待塑料气球完全鼓起,取下玻璃导管,用细线系住塑料气球的吹嘴。 根据上述的实验探究方法,回答下列问题:

(1)用铝与NaOH反应制备氢气进行充气球时,选用 (填“固体NaOH与水”

预期的实验现象和结论 或“NaOH饱和溶液”)较好,原因是 。 (2)实验完毕后,取烧瓶内的溶液4 mL分别加入到两支试管中,然后在一支试管中慢慢通入过量的二氧化碳,可以观察到的现象: , 该反应的化学方程式为 ; 在另外一支试管中逐滴滴入过量的稀盐酸,可以观察到的现象: 。 (3)一次校庆活动中,实验室接到充100个气球的任务,气球的容积为1 000 mL。假设在标准状况下收集气体,请你计算需要的铝片的质量为 ,NaOH的质量为 。(不考虑充气过程中的损失)

【解析】(1)温度越高,铝与NaOH反应越快,而固体NaOH溶解在水中放热,可以提高反应液的温度。

(2)铝与NaOH反应后的溶液为偏铝酸钠溶液,偏铝酸根能在酸性溶液中转化为氢氧化铝沉淀,但该沉淀只能溶解在强酸中,不能溶解在碳酸中。 (3)根据反应的化学方程式中的化学计量数关系得: n(Al)=n(H2)=×

-1

=3 mol,所以m(Al)=3 mol×27 g·mol=81 g。

n(NaOH)=n(Al)=3 mol,故m(NaOH)=3 mol×40 g·mol-1=120 g。 答案:(1)固体NaOH与水 NaOH溶于水放热,有利于铝与NaOH的反应

(2)生成白色沉淀 NaAlO2+CO2+2H2O====Al(OH)3↓+NaHCO3 先出现白色沉淀然后溶解 (3)81 g 120 g

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