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专题检测七(考查范围:专题三 元素及其化合物2022讲金属元素及其化合物)(时间:90分钟满分:100分)可能用到的相对原子质量:H1O16Na23Mg24S32Cl35.5Fe56Cu64一、选择题(本大题包括20个小题,每小题2分,共40分;每小题只有一个选项符合题目要求)1.工业上,一般不用电解法来制备的金属是()A.钠B.镁C.铝D.铁答案D解析钠、镁和铝是活泼的金属,一般通过电解法冶炼,铁不是很活泼的金属,一般不通过电解法冶炼,而是利用还原剂还原,答案选D。2.下列化学实验事实及其解释不正确的是()A.滴有酚酞溶液的NaHCO3溶液呈浅红色,微热后红色加深,是因为升温促进水解,碱性增强了B.钠保存在煤油中,是因为煤油不与钠反应,且钠的密度比煤油的密度大、煤油可以隔绝空气C.用洁净的玻璃管向包有Na2O2的脱脂棉吹气,脱脂棉燃烧,说明CO2、H2O与Na2O2的反应是放热反应D.钠长期暴露在空气中的产物是NaHCO3答案D解析钠或钠的氧化物在空气中最终变质成碳酸钠。3.下列离子方程式中书写正确的是()A.水玻璃中通入过量二氧化碳:SiO32-+CO2+H2OCO32-+H2SiO3B.澄清石灰水中通入过量二氧化碳:Ca(OH)2+2CO2Ca2+2HCO3-C.二氧化硅与氢氟酸反应:SiO2+4H+4F-SiF4+2H2OD.二氧化硅溶于烧碱溶液中:SiO2+2OH-SiO32-+H2O答案D解析过量CO2,生成的是HCO3-,A项错误;B项的正确写法是CO2+OH-HCO3-;氢氟酸是弱酸,在离子方程式中不能拆分,C项错误。4.CuSO4是一种重要的化工原料,有关制备途径及性质如图所示。下列说法错误的是()A.途径所用混酸中H2SO4与HNO3物质的量之比最好为32B.与途径相比,途径更好地体现了绿色化学思想C.生成等量的硫酸铜,三个途径中参加反应的硫酸的物质的量:=D.利用途径制备16 g硫酸铜,被还原的硫酸的物质的量为0.1 mol答案D解析A项,3Cu+8H+2NO3-3Cu2+2NO+4H2O,当恰好完全反应时,H+和NO3-的物质的量之比为82,所以混酸中H2SO4与HNO3物质的量之比为32,正确;B项,途径中产生有毒的气体NO,途径中产生有毒的气体SO2,而途径中的反应为2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O,反应中不产生有毒气体,正确;C项,根据途径中的反应方程式,生成1molCuSO4均要消耗1molH2SO4,途径的反应为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2O,生成1molCuSO4,要消耗2molH2SO4,即三个途径中参加反应的硫酸的物质的量:=c,则下列说法正确的是()A.残余固体是铜和铁B.最后得到的溶液中一定含有Cu2+C.将残余固体加入到稀硫酸中,有气泡产生D.最后得到的溶液中可能含有Fe3+答案B解析相关反应有2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+,Cu2+FeFe2+Cu,ac,说明Cu与Fe3+反应产生的Cu2+没有完全析出,Fe完全溶解,残留固体只有Cu,溶液中一定含有Cu2+,A项错误,B项正确;Cu与稀硫酸不反应,故C错;由于残余固体为铜,故溶液中不可能还存在Fe3+,D项错误。14.(2018湖南、江西十四校联考)向25 mL 12.0 molL-1浓硝酸中加入足量铜,充分反应后共收集到标准状况下2.24 L NO和NO2的混合气体(不考虑N2O4的存在),则参加反应的铜的质量为()A.3.2 gB.6.4 gC.12.8 gD.19.2 g答案B解析由题意可知,HNO3的物质的量为0.3mol,生成标准状况下2.24LNO和NO2的混合气体,则被还原的HNO3为0.1mol,未被还原的HNO3转化成Cu(NO3)2,即参加反应的Cu为0.1mol,其质量为6.4g。B项正确。15.(2018河南洛阳期末)中科院化学所研制的晶体材料纳米四氧化三铁,在核磁共振造影及医药上有广泛用途,其生产过程的部分流程如图所示。FeCl36H2OFeOOH纳米四氧化三铁下列有关叙述不合理的是()A.纳米四氧化三铁具有磁性,可作为药物载体用于治疗疾病B.纳米四氧化三铁可分散在水中,它与FeCl3溶液的分散质直径大小相等C.反应中环丙胺的作用是促进氯化铁水解D.反应的化学方程式是6FeOOH+CO2Fe3O4+3H2O+CO2答案B解析纳米四氧化三铁为磁性纳米晶体材料,可作为药物载体用于疾病的治疗,A项正确;纳米四氧化三铁分散在适当的分散剂中形成的分散系属于胶体,不同于溶液中溶质微粒的直径,B项错误;反应中环丙胺不参加反应,但加入环丙胺后FeCl3发生水解生成FeOOH,即环丙胺会促进氯化铁的水解,C项正确;由制备过程图可知,反应中的反应物为FeOOH和CO,由一种生成物为Fe3O4和质量守恒定律可知反应为6FeOOH+CO2Fe3O4+3H2O+CO2,D项正确。16.(2018辽宁沈阳模拟)部分氧化的Fe、Cu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76 g,经如下处理:下列说法正确的是()A.滤液A中的阳离子为Fe2+、Fe3+、H+B.样品中Fe元素的质量为2.24 gC.样品中CuO的质量为4.0 gD.V=896答案B解析根据题意,3.2g滤渣一定是铜,而铜与Fe3+不共存,A项错误;最后的3.2g固体为Fe2O3,其中铁元素的质量为2.24g,B项正确;样品中铜元素和氧元素的质量共5.76g-2.24g=3.52g,C项错误;2.24g铁元素不可能全是单质铁,故生成氢气的体积小于896mL,D项错误。17.FeSO4可发生如图所示的一系列反应,下列说法错误的是()FeSO4A.碱式硫酸铁水解能产生Fe(OH)3胶体,可用作净水剂B.为防止NH4HCO3分解,生产FeCO3需在较低温度下进行C.可用KSCN溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化D.常温下,(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的大答案D解析摩尔盐比对应的盐的溶解度都要小。18.常温时,将0.1 mol Fe(NO3)3和2 mol HCl溶于水得2 L混合溶液,然后向该溶液中投入m g铁粉使其充分反应后,滴加KSCN溶液不变红色。下列有关说法正确的是()A.由于氧化性Fe3+H+,首先发生的反应是Fe+2Fe3+3Fe2+B.当加入16.8 g铁粉时,可生成标准状况下6.72 L气体C.在铁粉充分反应后的溶液中,铁元素以Fe2+和Fe3+的形式存在D.m至少等于28,反应过程中溶液的质量一直在减小答案B解析酸性条件下,NO3-有强氧化性,因此首先发生的反应是Fe+NO3-+4H+NO+Fe3+2H2O,然后发生反应:Fe+2Fe3+3Fe2+,Fe+2H+Fe2+H2,A错误;当加入16.8g铁粉时,刚好发生上述反应,生成标准状况下的6.72LNO气体,生成0.3molFe3+,消耗1.2molH+,B正确;根据滴加KSCN溶液不变红色说明溶液不含Fe3+,C错误;根据方程式计算则至少消耗铁16.8g+(0.1+0.3)0.556g=28g,但反应过程中溶液的质量一直在增大,D错误。19.(2018西安模拟)将Mg、Cu组成的m g混合物投入适量稀硝酸中恰好完全反应,固体完全溶解时收集到的还原产物NO气体为0.896 L(标准状况),向反应后的溶液中加入2 molL-1 NaOH溶液60 mL时金属离子恰好沉淀完全,则形成沉淀质量为()A.(m+2.28) gB.(m+2.04) gC.(m+3.32) gD.(m+4.34) g答案B解析当金属离子恰好沉淀时,m(沉淀)=m(金属)+m(OH-),守恒的巧妙之处在于,n(OH-)=n(金属失电子)=n(NO得到的电子)=30.896L22.4Lmol-1=0.12mol,m(沉淀)=m(金属)+m(OH-)=mg+0.1217g=(m+2.04)g,B正确。20.(2018黑龙江哈尔滨师范大学附中开学考)以硫铁矿(主要成分:FeS2和SiO2)为主要原料制得绿矾(FeSO47H2O)的生产流程如下:下列说法不正确的是()A.过程1废气中含SO2B.过程2中的试剂a为稀硫酸C.过程3中发生反应的离子方程式为2Fe3+SO2+2H2O2Fe2+SO42-+4H+D.过程4将溶液加热到有较多固体析出,再用余热将液体蒸干,可得纯净绿矾答案D解析由制备绿矾的流程可知,硫铁矿(主要成分:FeS2和SiO2)高温煅烧后的废气中含SO2,烧渣(主要成分:Fe2O3和SiO2)溶于稀硫酸,溶液中含Fe3+;过程2过滤除去二氧化硅,滤液中通入二氧化硫,将铁离子还原生成亚铁离子;过程4为蒸发浓缩、冷却结晶析出绿矾。根据上述分析,过程1中的废气中含SO2,故A正确;因绿矾的酸根离子为硫酸根离子,则过程2最好用稀硫酸来溶解烧渣,故B正确;过程3中二氧化硫将铁离子还原生成硫酸亚铁,反应的离子方程式为2Fe3+SO2+2H2O2Fe2+SO42-+4H+,故C正确;过程4将溶液加热到有较多固体析出,再用余热将液体蒸干,蒸干时绿矾受热失去结晶水,得不到纯净的绿矾,故D错误。二、非选择题(本大题包括6个小题,共60分)21.(6分)下列物质转化关系如图所示,已知A为中学化学常见的固体非金属单质,E为常见的金属单质,反应过程中部分产物略去。(1)写出棕黄色溶液中溶质的化学式:。(2)写出BC反应的化学方程式:。(3)写出FH在酸性溶液中发生反应的离子方程式:。答案(1)FeCl3、Fe2(SO4)3(2)2SO2+O22SO3(3)2Fe2+H2O2+2H+2Fe3+2H2O解析A为固体非金属单质,且能连续氧化两次,D能与金属单质发生反应,反应的产物又能被氯水、H2O2氧化,可以确定A为单质硫,B为二氧化硫,C为三氧化硫,D为硫酸。E为常见的金属单质,含其离子的溶液可为棕黄色,棕黄色溶液可与NaOH溶液反应生成红褐色沉淀,可以确定E为单质铁,F为硫酸亚铁,硫酸亚铁被氯水氧化生成的棕黄色溶液中既有氯化铁也有硫酸铁。22.(4分)(2018绍兴选考适应性考试)为分析某盐的成分,做了如下实验:请回答:(1)盐M的化学式是;(2)被稀NaOH溶液吸收的气体的电子式为;(3)向溶液A中通入H2S 气体,有淡黄色沉淀产生,写出反应的离子方程式:(不考虑空气的影响)。答案(1)Fe(ClO4)3(2)ClCl(3)2Fe3+H2S2Fe2+2H+S解析(1)无色气体能使带火星的木条复燃,证明有氧气产生。能被稀NaOH溶液吸收的单质气体为Cl2,说明盐M中含有O和Cl元素。红棕色固体溶液A沉淀固体,说明红棕色固体为Fe2O3,说明盐M中一定含有Fe元素。根据题中数据关系可知Fe2O3的物质的量为0.1mol,O2的物质的量为33.6g32gmol-1=1.05mol。盐M隔绝空气高温分解产生的混合单质气体的质量=70.9g-16g=54.9g,其中O2的质量为33.6g,则Cl2的质量=54.9g-33.6g=21.3g,故n(Cl2)=21.3g71gmol-1=0.3mol,70.9gM是由Fe、Cl、O三种元素组成,n(Fe)=0.2mol,n(O)=21.05mol+30.1mol=2.4mol,n(Cl)=0.6mol,故n(Fe)n(Cl)n(O)=1312,则盐M的化学式为Fe(ClO4)3。(2)被稀NaOH溶液吸收的气体是氯气,其电子式为ClCl。(3)溶液A为FeCl3溶液,向溶液A中通入H2S气体,有淡黄色沉淀产生,反应的离子方程式为2Fe3+H2S2Fe2+2H+S。23.(4分)向Fe和Fe2O3组成的3.84 g混合物中加入120 mL某浓度的盐酸,恰好完全反应,生成672 mL H2(标准状况下),若向反应后的溶液中滴入几滴KSCN溶液,溶液不呈血红色。(1)原混合物中Fe的质量为 g。(2)所用盐酸的物质的量浓度是 molL-1。答案(1)2.24(2)1解析由题意可知n(H2)=0.672L22.4Lmol-1=0.03mol,设Fe2O3的物质的量为x。Fe2O3+6H+2Fe3+3H2O2Fe3+Fe3Fe2+Fe+2H+Fe2+H2根据题意(0.03mol+x)56gmol-1+x160gmol-1=3.84g,x=0.01mol,所以m(Fe)=(0.03+0.01)mol56gmol-1=2.24g,c(HCl)=60.01mol+0.06mol0.12L=0.12mol0.12L=1molL-1。24.(6分)铁在工业生产和日常生活中都具有非常重要的应用。某含铁化合物W,为探究其成分,化学兴趣小组的同学取化合物W的粉末进行实验。经组成分析,该粉末除铁元素和氧元素外,还有另一种未知元素。另取2.22 g化合物W的粉末溶于适量稀硫酸,向反应后的溶液中加入含有3.20 g NaOH的溶液,恰好完全反应。过滤,将洗涤后的沉淀充分灼烧,得到红棕色粉末1.60 g;将所得滤液在一定条件下蒸发灼烧可得到一种纯净的不含结晶水的盐7.10 g。请回答:(1)另一未知元素为(填元素符号)。(2)化合物W的化学式为。化合物W与适量稀硫酸反应的化学方程式为。答案(1)Na(2)NaFeO22NaFeO2+4H2SO4Na2SO4+Fe2(SO4)3+4H2O解析3.20gNaOH的物质的量为0.08mol,红棕色粉末为氧化铁,1.60g氧化铁的物质的量为0.01mol,滤液为硫酸钠溶液,硫酸钠的物质的量为7.10g142gmol-1=0.05mol,则含钠离子0.1mol,由原子守恒可知,2.22gW中含Na+物质的量为0.02mol,则W中含氧原子的质量=2.22g-0.01mol256gmol-1-0.02mol23gmol-1=0.64g,n(O)=0.64g16gmol-1=0.04mol,n(Fe)=0.02mol,n(Na)=0.02mol,则W的化学式为NaFeO2。25.(20分)(2018安徽黄山模拟)金属铝在酸性或碱性溶液中均可与NO3-发生氧化还原反应,转化关系如下:请回答下列问题:(1)气体D和F反应可生成盐,该盐的化学式为。(2)C、E排入大气中会造成大气污染,在催化剂存在下,D可以将C、E转化为无毒的气态单质,该单质的电子式为。(3)将A转化为B,可选择的试剂是(填字母)。a.CO2b.NaOHc.CH3COOHd.NH3e.HCl(4)过量D的水溶液与A溶液反应的离子方程式是。(5)除去气体C中的杂质气体E的化学方法:将混合气体通入中。(6)Al与NO3-在酸性条件下反应,Al与被还原的NO3-的物质的量之比是。(7)Al与NO3-在碱性条件下反应的离子方程式为。答案(1)NH4NO3(2)NN(3)b(4)3NH3H2O+Al3+Al(OH)3+3NH4+(5)水(6)11(7)8Al+3NO3-+5OH-+2H2O8AlO2-+3NH3解析(1)气体DCE,这是连续被氧化的过程,F为HNO3,E为NO2,C为NO,D为NH3,则气体D和F的反应为NH3+HNO3NH4NO3,盐为NH4NO3;(2)D将C、E在催化剂存在的条件下转化成N2,N2的电子式为NN;(3)A中铝元素以Al3+形式存在,B中铝元素以AlO2-形式存在,因此A转化为B的离子方程式为Al3+4OH-AlO2-+2H2O,b正确;(4)发生的反应是Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3NH4+;(5)根据3NO2+H2O2HNO3+NO,将气体通入水中可除去NO中含有的NO2;(6)根据得失电子数目守恒,n(Al)3=n(NO3-)3,Al与NO3-的物质的量之比为11;(7)根据转化关系可得离子方程式为8Al+3NO3-+5OH-+2H2O8AlO2-+3NH3。26.(20分)(2017安徽江南十校联考)某冶金厂的矿渣含有较多的Al2O3、Fe2O3、MgO、SiO2,现欲进行综合利用以提取氧化铝、氧化镁、氧化铁作为工业原料,其设计的工艺流程如下:已知:氧化镁与水反应生成氢氧化镁;硅酸的酸性比氢氧化铝强。饱和氯化铵溶液的pH约为5,氢氧化镁开始沉淀至沉淀完全的pH范围:9.012.0。氢氧化铁开始沉淀至沉淀完全的pH范围:2.74.0。(1)写出过程中氧化铝发生反应的化学方程式:。(2)过程的名称是,产品乙的俗名是。(3)过程中所用适量的B是一种气体,B是(填化学式),过程中所发生反应的离子方程式为。(4)残渣甲用饱和氯化铵溶液能部分溶解的原因是(结合平衡表达式,用化学平衡理论解释)。(5)取适量溶液丙,加入过量盐酸并过滤除去沉淀,再用惰性电极电解滤液,一段时间后,在阴极区有沉淀生成,最后沉淀消失。电解时生成沉淀的化学方程式为。答案(1)Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2(2)溶解、过滤铁红(3)CO2CO2+3H2O+2AlO2-2Al(OH)3+CO32-(4)Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),氯化铵溶液中的NH4+能与OH-反应,使c(OH-)降低,平衡右移(5)2AlCl3+6H2O2Al(OH)3+3H2+3Cl2解析矿渣粉碎后与纯碱混合熔融,Al2O3、SiO2分别生成偏铝酸钠、硅酸钠。产品乙是红棕色固体,应是Fe2O3。根据已知信息,MgO与水反应生成Mg(OH)2,即残渣甲是Fe2O3和Mg(OH)2的混合物。用饱和氯化铵溶液溶解,Mg(OH)2转化为氯化镁,过滤后与氢氧化钠反应生成Mg(OH)2沉淀,灼烧得到MgO,产品甲是MgO。溶液丙中含有硅酸钠和偏铝酸钠,通入适量CO2,因为硅酸的酸性比Al(OH)3强,故优先生成Al(OH)3沉淀,灼烧得到氧化铝。(1)根据以上分析可知过程中氧化铝发生的反应类似SiO2与Na2CO3的反应。(2)Mg(OH)2和Fe2O3不溶于水,则过程的名称是溶解、过滤;Fe2O3的俗名是铁红。(4)氢氧化镁中存在溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),氯化铵电离出的NH4+能与OH-结合生成一水合氨,使c(OH-)降低,则平衡右移,从而溶解氢氧化镁。(5)取适量溶液丙,加入过量盐酸,硅酸钠转化为硅酸沉淀,偏铝酸钠转化为氯化铝和氯化钠,过滤除去沉淀,然后用惰性电极电解滤液,阳极氯离子放电,阴极氢离子放电,电解时生成沉淀的化学方程式为2AlCl3+6H2O2Al(OH)3+3H2+3Cl2。
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