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课时作业13金属与非金属、酸、水的反应时间：45分钟满分：100分一、选择题(每小题4分，共48分)1下列说法正确的是()A金属使用的年代与金属的性质无关B铁能置换出CuSO4溶液中的铜，故银也能置换出CuSO4溶液中的铜C金属原子最外层电子数越少，其还原性越强D将金属钠投入CuSO4溶液中，得不到金属铜解析：大多数金属以化合态存在，人类首先发现与利用的金属是自然界中的金属单质，然后逐渐通过化学方法冶炼出不同的金属，金属活动性越强，其冶炼难度越大，A错误；Ag的活动性比Cu的弱，Ag不能与CuSO4反应，B错误；如铜原子最外层只有1个电子，铝原子最外层有3个电子，但Al的还原性大于Cu的，C错误；将金属钠投入CuSO4溶液中，最终生成Na2SO4、Cu(OH)2沉淀和H2，D正确。答案：D2下列关于钠与水反应的叙述，不正确的是()将一小粒钠投入滴有紫色石蕊溶液的水中，反应后溶液变红将一小粒钠投入稀盐酸中，钠先与水反应，后与HCl反应钠在水蒸气中反应时因温度高会发生燃烧将两小粒质量相等的金属钠，一粒直接投入水中，另一粒用铝箔包住，在铝箔上刺些小孔，然后投入水中，则二者放出氢气的质量相等(已知铝与碱溶液反应产生H2)ABC D解析：钠与水反应生成的氢氧化钠使滴有紫色石蕊溶液的水变蓝，错误。钠与水反应的本质是钠与H反应，所以将钠投入稀盐酸中，钠先与HCl电离出的H反应，错误。钠在水蒸气中反应产生的是氢气，尽管温度高且反应放热，因无氧气参与，所以钠在水蒸气中反应时不能燃烧，错误。中发生反应：2Na2H2O=2NaOHH2、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，因此，用铝箔包住的钠与水反应时放出的H2较多，错误。答案：D3下列叙述正确的是()A铝表面易形成一层致密的氧化膜保护层，故铝可以广泛用于制造炊具和包装食品B5.6 g Fe在纯氧中燃烧和与足量水蒸气反应，转移电子的物质的量均为 molC金属钠在空气中燃烧得到白色固体D钠、镁等活泼金属着火时，可直接用水灭火解析：人体摄入过多铝会导致老年性痴呆，A错误；Fe在纯氧中燃烧和与水蒸气反应均生成Fe3O4,1 mol Fe参与反应转移 mol电子，5.6 g(0.1 mol)Fe转移 mol电子，B正确；金属钠在空气中燃烧得到淡黄色Na2O2，C错误；钠、镁等活泼金属能与H2O反应放出H2，故钠、镁等活泼金属着火时，不能用水灭火，D错误。答案：B4某同学将金属钠露置于空气中，观察到下列现象：银白色变灰暗变白色出现液滴白色固体，根据钠与其化合物的性质分析，下列说法正确的是()A发生了氧化还原反应B变灰暗是因为生成了过氧化钠C是碳酸钠吸收空气中的水蒸气形成了溶液D只发生物理变化解析：变灰暗是因为钠与氧气反应生成了氧化钠，发生了氧化还原反应，A项正确，B项错误；是氢氧化钠吸收空气中的水蒸气形成了溶液，C项错误；中氢氧化钠与空气中的CO2反应生成了碳酸钠，发生了化学变化，D项错误。答案：A5由Zn、Fe、Mg、Al四种金属中的两种组成的10 g混合物与足量的盐酸反应产生1.0 g H2，则混合物中一定含有的金属是()AZnBFeCAlDMg解析：方法一：假设法。假设10 g分别是纯锌、纯铁、纯镁、纯铝，则与足量盐酸反应生成H2的质量分别为 g、 g、 g、 g，从以上数据可以看出，只有10 g铝生成H2的质量大于1.0 g，其他三种金属生成氢气的质量均不够1.0 g，因此当两种金属(共10 g)与酸反应生成氢气为1.0 g时，必须含有铝。方法二：本题可以采用平均摩尔电子质量法。该混合物的平均摩尔电子质量10 gmol1，Zn、Fe、Mg、Al的摩尔电子质量分别为32.5 gmol1、28 gmol1、12 gmol1、9 gmol1，由于是两种金属组成的混合物，平均摩尔电子质量必介于两种金属的摩尔电子质量之间，故混合物中一定含有金属Al。答案：C6将11.5 g钠、9 g铝、28 g铁分别投入200 mL 1 mol/L的盐酸中，下列说法正确的是()A钠与盐酸反应最剧烈，产生的气体最多B铝与盐酸反应的剧烈程度仅次于钠，但产生的气体最多C铁与盐酸反应产生的气体比钠多D反应结束时产生的气体一样多解析：钠、铝、铁与盐酸反应，钠最剧烈；且三者与盐酸反应时，HCl均不足，而过量的钠还可跟H2O反应放出氢气，故钠产生气体最多。答案：A7将铁加入到100 mL某浓度的盐酸中恰好完全反应，反应后生成的气体为V L(标准状况下)，将铝加入到100 mL 2 molL1NaOH溶液中恰好完全反应，充分反应后生成的气体为3V L。下列说法正确的是(已知2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2)()A铁和铝的物质的量相等B原盐酸的浓度为2 molL1C铁加入盐酸中的离子方程式为2Fe6H=2Fe33H2D盐酸与NaOH溶液中溶质的物质的量浓度之比为13解析：Al与NaOH溶液的反应为2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H22 mol 2 mol 3 moln(Al)0.1 L2 molL1 n(H2)列比例式，解得n(H2)0.3 mol由Al与NaOH溶液反应生成的气体为3V L，得0.3 mol则V2.24。再根据反应Fe2HCl=FeCl2H2，可求出反应的Fe的物质的量为0.1 mol，HCl的物质的量为0.2 mol，则c(HCl)2 molL1，B正确；由上述数据分析知铁、铝物质的量不相等，A错误；Fe与盐酸反应生成Fe2，C错误；盐酸与NaOH溶液中溶质的物质的量浓度之比为11，D错误。答案：B8相同物质的量的Fe、Mg、Al、Na各0.1 mol投入到含HCl 0.01 mol的稀盐酸中，置换出H2由多到少的顺序是()AAlMgFeNaBAlMgFeNaCAlMgFeAlMgFe解析：Fe、Mg、Al投入到盐酸中均发生反应：RnH=Rnn/2H2，由于金属相对酸过量，故三者产生的H2应以HCl的量为准进行计算，即产生H2的量分别为：FeMgAl，而Na除与HCl反应外，还与H2O反应，故放出H2的量最多，故正确答案为C。答案：C9将一小块钠投入盛有5 mL饱和石灰水的试管中，不可能观察到的现象是()A钠熔化成光亮的小球，在液面上四处游动B有气体产生C溶液底部有银白色物质生成D溶液变浑浊解析：钠与饱和石灰水反应的实质是钠与水发生反应，消耗溶剂生成了氢气，同时反应放出大量的热，致使Ca(OH)2析出，溶液变浑浊。钠不能置换出石灰水中的钙，所以不能生成银白色物质。故正确答案为C。答案：C10在一定条件下，将钠与氧气反应的生成物1.5 g溶于水，所得溶液恰好能被80 mL浓度为0.50 mol/L的HCl溶液中和，则该生成物的成分是()ANa2O BNa2O2CNa2O和Na2O2 DNa2O2和NaO2解析：采用元素守恒法，n(HCl)0.08 L0.50 mol/L0.04 mol，n(Na)n(Cl)0.04 mol，所以n(O)mol。即1b BabCab D无法确定解析：NaH2 23 1 23 gm11 ga(23m1) g(22m) g。MgH224224 gm22 gb(24m2) g(22m) g。答案：C12在杠杆的两端分别挂着质量和体积都相同的铝球和铁球，此时杠杆平衡。然后将两球分别浸没在稀硫酸和硫酸铜溶液中片刻，如图所示，则下列说法正确的是()A铝球一定是空心的B左边烧杯中的溶液质量减少了C去掉两烧杯杠杆仍平衡D右边铁球上出现红色解析：因为Al的密度小，Fe的密度大，故Al可以是实心，而Fe必须是空心的，A项错误；左边烧杯中Al与稀H2SO4反应生成Al2(SO4)3，Al3进入溶液，溶液质量增加，B项错误；而右边Fe与CuSO4溶液反应置换出红色的Cu，因为反应的Fe的质量小于析出的Cu的质量且析出的Cu附着在铁球上，故铁球一侧质量增大，C项错误。答案：D二、非选择题(共52分)13(10分)A、B、C是中学化学中常见的单质，常温下甲、乙两种化合物分别是黑色固体和无色液体，这些化合物和单质之间有如图所示关系。据此判断：(1)元素A有可变化合价，则单质A是_，化合物甲是_。(2)写出反应的化学方程式。_；_；_。解析：A有可变化合价且与B点燃后生成黑色固体甲，因此可假设A元素为Fe，点燃条件下与O2反应可生成黑色Fe3O4，同时与无色液体H2O生成H2，而Fe3O4在高温下能被H2还原得到Fe和H2O，与题意相符。答案：(1)FeFe3O4(2)3Fe2O2点燃,Fe3O43Fe4H2O(g)高温,Fe3O44H2Fe3O44H2高温,3Fe4H2O14(10分)常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应。应用下列装置，在硬质玻璃管中放入还原性铁粉和石棉绒的混合物，加热并通入水蒸气，就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应”实验。请回答下列问题：(1)写出该反应的化学方程式：_；该反应中的还原剂是_，氧化剂是_。(2)实验前必须对整套装置进行气密性检验，操作方法是_。(3)圆底烧瓶中盛装水，该装置受热后的主要作用是_；烧瓶底部放置了几片碎瓷片，碎瓷片的作用是_。(4)酒精灯和酒精喷灯点燃的顺序是_，原因是_。(5)干燥管中盛放的物质是_，作用是_。解析：在反应：3Fe4H2O(g)Fe3O44H2中，H2O为氧化剂，Fe为还原剂；在烧瓶中加入碎瓷片的目的是防止液体沸腾过于剧烈；由于硬质玻璃管中有空气，若先加热硬质玻璃管，会导致Fe与O2反应以及产生的H2与空气混合发生爆炸，因此要先点燃酒精灯并通一段时间的水蒸气，然后点燃酒精喷灯。答案：(1)3Fe4H2O(g)Fe3O44H2FeH2O(2)在玻璃管口A处接一段乳胶管，乳胶管头上连一段玻璃管，并将管口插入水中，用酒精灯火焰微热烧瓶底部，如果能够观察到插入水中的玻璃管口有气泡逸出，停止加热后，玻璃管内有水柱上升，且较长时间水柱不回落，则表明该套装置气密性良好(3)为硬质玻璃管内Fe与水蒸气的反应提供持续不断的水蒸气防止暴沸(4)先点燃酒精灯，产生水蒸气并排出系统内的空气后，再点燃酒精喷灯防止先点燃酒精喷灯后Fe与O2发生反应以及产生的H2与空气混合发生爆炸(5)碱石灰除去未反应的水蒸气15(10分)有人设计了如图所示的实验装置，目的是做钠与水反应的实验并验证：钠的物理性质；钠与水反应的产物是什么？(1)当进行适当操作时，还需用的仪器有_。(2)操作方法是_。(3)实验现象是_。(4)本实验能证明的钠的物理性质有_，能证明钠与水反应生成的产物有_。(5)该反应的离子反应方程式为_。答案：(1)小试管(2)将大头针向上抽，使钠块掉入水中，在玻璃管口处用小试管收集气体(3)金属钠熔成小球，浮在水面上游动，溶液变成红色，将已收集了气体的小试管靠近火焰时发出爆鸣声(4)熔点低，密度比水小氢氧化钠、氢气(5)2Na2H2O=2Na2OHH216(11分)(1)分别取W g钠、镁、铝与足量的盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积比是_。(2)分别取0.1 mol钠、镁、铝与足量的盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积比是_。(3)若产生相同体积(同温同压下)的氢气，所需钠、镁、铝(与足量的盐酸反应)的物质的量比为_。(4)若将0.2 mol钠、镁、铝分别投入到10 mL 1 molL1的盐酸中，在标准状况下，产生氢气体积的大小顺序是_。解析：根据钠、镁、铝与盐酸反应的化学方程式以及钠与水反应的化学方程式，按各小题的要求，从量上分析即可解答。答案：(1)(2)123(3)632(4)NaAlMg17(11分)现有镁铝合金共3.9 g，与500 mL 2 molL1盐酸(足量)反应，生成的气体在标准状况下体积为4.48 L，若反应后所得溶液的体积仍为500 mL，求：(1)镁铝合金中铝的物质的量。(2)镁铝合金中镁的质量分数。(3)反应后溶液中Cl的物质的量浓度。解析：(1)4.48 L H2的物质的量为0.2 mol。设金属中Mg的物质的量为x，Al的物质的量为y。Mg2HCl=MgCl2H2x x2Al6HCl=2AlCl33H2y 1.5y由题意得x0.05 mol，y0.1 mol。(2)3.9 g镁铝合金中Mg的质量为0.05 mol24 gmol11.2 g，镁铝合金中镁的质量分数为100%30.8%。(3)Cl没有参加反应，Cl浓度不变，等于开始时盐酸的浓度，即c(Cl)2 molL1。答案：(1)0.1 mol(2)30.8%(3)2 molL1
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