【课件】高考化学二轮复习常见金属及其重要化合物课件（91张）

常见金属及其重要化合物第二部分内容索引010203考情分析备考定向高频考点能力突破热点专攻(四)考情分析备考定向备考要点说明1.了解常见金属(如Na、Mg、Al、Fe、Cu等)的活动性顺序。2.了解常见金属及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及其应用。3.了解合金的概念及其重要应用。4.以上各部分知识的综合应用。核心价值引领Na、Mg等元素在海水中含量丰富;Al、Fe、Cu元素及其化合物与材料科学关系密切;它们的氧化物与环保相关。关于材料,有这样一个故事:布诺顿为英国政府研制武器,他研制了很多合金,发现都不好用,于是把它们全都丢进了垃圾堆,一场暴雨过后,他发现垃圾堆里所有的合金都生锈了,只有一种合金却熠熠生辉,他带着疑问将它带进实验室,发现含有一定比例铬的钢不会生锈。为了进一步证实自己的观点,他又把这块合金放在水里,还有酸溶液、碱溶液里,并进行观察,却没有发现丝毫的被腐蚀现象。此后,不锈钢诞生了。所以,学习上述元素及其化合物的性质和转化关系,对生产生活、环保及科研具有重要的意义。高频考点能力突破【真题示例】

1.(2020山东化学)以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下:已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是(

)A.浸出镁的反应为MgO+2NH4Cl===MgCl2+2NH3↑+H2OB.浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行C.流程中可循环使用的物质有NH3、NH4ClD.分离Mg2+与Al3+、Fe3+是利用了它们氢氧化物Ksp的不同答案

B

解析

从流程可知,煅烧MgCO3可生成MgO,加入NH4Cl溶液,由于NH4Cl水解使溶液显酸性,因此会发生反应MgO+2NH4Cl===MgCl2+2NH3↑+H2O,A项正确;在沉镁过程中加入氨水,由于NH3·H2O易分解,因此该过程不能在较高温度下进行,B项错误;从整个流程中看出,沉镁后的滤液中含有NH4Cl,则可循环利用的物质是NH4Cl和NH3,故C项正确;Mg2+、Al3+、Fe3+的分离是利用了它们氢氧化物的Ksp不同,D项正确。2.(2020全国Ⅱ)某白色固体混合物由NaCl、KCl、MgSO4、CaCO3中的两种组成,进行如下实验:①混合物溶于水,得到澄清透明溶液;②做焰色反应,通过钴玻璃可观察到紫色;③向溶液中加碱,产生白色沉淀。根据实验现象可判断其组成为(

)A.KCl、NaCl B.KCl、MgSO4C.KCl、CaCO3 D.MgSO4、NaCl答案

B

解析

由实验①可判断原混合物中不存在CaCO3;由实验②可判断存在钾元素,即原混合物中存在KCl;由实验③可判断产生的白色沉淀为Mg(OH)2沉淀,可判断原混合物中存在MgSO4,B项符合题意。3.(2020全国Ⅲ)宋代《千里江山图》描绘了山清水秀的美丽景色,历经千年色彩依然,其中绿色来自孔雀石颜料(主要成分为Cu(OH)2·CuCO3),青色来自蓝铜矿颜料(主要成分为Cu(OH)2·2CuCO3)。下列说法错误的是(

)A.保存《千里江山图》需控制温度和湿度B.孔雀石、蓝铜矿颜料不易被空气氧化C.孔雀石、蓝铜矿颜料耐酸耐碱D.Cu(OH)2·CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)2·2CuCO3答案

C

解析

字画保存需要控制适宜的温度和湿度,温度、湿度过高或过低,均对字画的保存造成危害,A项正确;Cu(OH)2、CuCO3中Cu、H、C元素都处于最高价,无还原性,不易被O2氧化,B项正确;Cu(OH)2、CuCO3都可与酸性物质反应,C项错误;由于Cu(OH)2中铜的质量分数高于CuCO3中铜的质量分数,故Cu(OH)2·CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)2·2CuCO3中铜的质量分数,D项正确。4.(2020浙江化学)下列说法不正确的是(

)A.Cl-会破坏铝表面的氧化膜B.NaHCO3的热稳定性比Na2CO3的强C.KMnO4具有氧化性,其稀溶液可用于消毒D.钢铁在潮湿空气中生锈主要是发生了电化学腐蚀答案

B

解析

NaHCO3受热分解生成Na2CO3、H2O和CO2,Na2CO3受热不易分解,B项错误。5.(2020江苏化学)下列有关化学反应的叙述正确的是(

)A.室温下,Na在空气中反应生成Na2O2B.室温下,Al与4.0mol·L-1NaOH溶液反应生成NaAlO2C.室温下,Cu与浓硝酸反应放出NO气体D.室温下,Fe与浓硫酸反应生成FeSO4答案

B

解析

A项,室温下Na在空气中与O2反应生成Na2O,加热时Na与O2反应得到Na2O2,错误;B项,Al与NaOH溶液反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑,正确;C项,室温下Cu与浓硝酸反应生成NO2,错误;D项,在室温下Fe遇浓硫酸发生钝化,生成致密的氧化物薄膜,错误。6.(高考题组合)下列说法正确的是(

)A.(2019全国Ⅱ)Na2O2在空气中放置后由淡黄色变为白色:2Na2O2===2Na2O+O2↑B.(2019天津理综)盐碱地(含较多Na2CO3等)不利于作物生长,可施加熟石灰进行改良C.(2019江苏化学)室温下Na与空气中O2反应制取Na2O2D.(2019江苏化学)在0.1mol·L-1NaOH溶液中能大量共存的离子:Na+、K+、

、答案

D

7.(高考题组合)下列说法不正确的是(

)A.(2019全国Ⅱ)将镁条点燃后迅速伸入集满CO2的集气瓶,集气瓶中产生浓烟并有黑色颗粒产生B.(2019江苏化学)因为Al2O3具有两性,故可用于电解冶炼铝C.(2019天津理综)向氢氧化镁悬浊液中滴加氯化铵溶液,沉淀溶解,离子方程式为Mg(OH)2+2

===Mg2++2NH3·H2OD.(2019天津理综)铝中添加适量锂,制得低密度、高强度的铝合金可用于航空工业答案

B

解析

将镁条点燃后迅速伸入集满CO2的集气瓶中发生反应2Mg+CO2

2MgO+C,集气瓶中产生浓烟并有黑色碳颗粒产生,A项正确;Al2O3属于离子化合物,熔融时可导电,可用于电解冶炼铝,B项错误;Mg(OH)2沉淀在滴加氯化铵溶液时溶解的原理是其电离产生的OH-与

反应生成NH3·H2O,从而使Mg(OH)2溶解,C项正确;铝中添加适量锂,制得低密度、高强度的铝合金可用于航空工业,D项正确。8.(2018全国Ⅰ)磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属,其流程如下:下列叙述错误的是(

)A.合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用B.从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、LiC.“沉淀”反应的金属离子为Fe3+D.上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠答案

D

解析

合理处理废旧电池符合绿色化学的要求,也符合可持续发展的理念,A项正确;从流程图中可以看出,金属元素Li、Al、Fe都得到了回收,B项正确;含Li、P、Fe等的滤液中含有Fe3+,因此向含有Li、P、Fe等的滤液中加碱液,可得到Fe(OH)3沉淀,C项正确;Li2CO3为微溶物,而Li2SO4为可溶物,所以流程中不能用硫酸钠代替碳酸钠,D项错误。9.(2019浙江4月选考)某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。请回答:(1)仪器1的名称为

。装置5的作用为

。

(2)实验开始时,关闭K2,打开K1,反应一段时间后,再打开K2,关闭K1,发现3中溶液不能进入4中。请为装置作一处改进,使溶液能进入4中

。

(3)装置改进后,将3中反应后溶液压入4中,在4中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因

。

答案

(1)分液漏斗液封,防止空气进入装置4

(2)在装置2、3之间添加控制开关(3)装置4内的空气没有排尽解析

用题给装置制备Fe(OH)2白色沉淀的思路是在排尽空气的装置中,先使铁屑和稀硫酸反应得到FeSO4,再利用气体产生的气压把FeSO4溶液压至装置4中与NaOH溶液反应,从而得到Fe(OH)2白色沉淀,注意所需试剂也需要加热除掉溶解的氧气。(1)仪器1是分液漏斗,由于反应装置内需无氧环境,所以装置5的作用是液封,防止空气进入装置4。(2)实验开始时,关闭K2,打开K1,反应一段时间后,再打开K2,关闭K1,发现装置3中溶液不能进入装置4中,原因在于产生的H2从左侧导管逸出,没有足够的压强将FeSO4溶液压入装置4中,因而应在装置2、3之间添加控制开关。(3)灰绿色沉淀产生的原因是Fe(OH)2被空气氧化,所以没有产生白色沉淀的原因是装置4中空气没有完全排尽。10.(2019浙江4月选考)固体化合物X由3种元素组成。某学习小组进行了如下实验:请回答:(1)由现象1得出化合物X含有

元素(填元素符号)。

(2)固体混合物Y的成分为

(填化学式)。

(3)X的化学式为

。X与浓盐酸反应产生黄绿色气体,固体完全溶解,得到蓝色溶液,该反应的化学方程式是

。

答案

(1)O

(2)Cu和NaOH

(3)NaCuO2

2NaCuO2+8HCl===2NaCl+2CuCl2+Cl2↑+4H2O解析

(1)CuSO4由白色变为蓝色,说明有水生成,根据元素守恒分析,必定含有氧元素。(2)根据题意有紫红色单质生成,说明Y中含有Cu元素,现象3焰色反应呈黄色说明有钠元素,与HCl发生中和反应说明碱性溶液为NaOH溶液。(3)根据题意NaOH的物质的量为0.02

mol,则m(Na)=0.02

mol×23

g·mol-1=0.46

g,m(O)=m总-m(Na)-m(Cu)=2.38

g-0.46

g-1.28

g=0.64

g,N(Na)∶N(Cu)∶N(O)==1∶1∶2,故X的化学式为NaCuO2。X与浓盐酸反应,根据反应现象可知产物有Cl2和CuCl2,结合质量守恒可得反应的化学方程式为2NaCuO2+8HCl===2NaCl+2CuCl2+Cl2↑+4H2O。【必备知识】

1.钠及其化合物(1)树立物质转化思想。①理清知识主线。Na→Na2O→Na2O2→NaOH→Na2CO3→NaHCO3②钠及其重要化合物知识网络图。

(2)扫除易忘知识盲点。①钠和盐溶液反应,不能置换出盐中的金属,钠与熔融的盐反应才可能置换出盐中的金属。②Na与足量O2反应无论生成Na2O还是Na2O2,只要参与反应的Na的质量相等,则转移电子的物质的量一定相等,但得到Na2O2的质量大于Na2O。③Na分别与H2O和乙醇发生反应均能生成H2,但反应的剧烈程度不同,前者反应剧烈,后者反应缓慢。④1molNa2O2参与反应转移电子的物质的量不一定为1mol,如1molNa2O2与足量SO2的反应转移电子应为2mol,生成Na2SO4。⑤不能用Ca(OH)2溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液,应选用CaCl2或BaCl2溶液。⑥除去CO2中的HCl气体,应选用饱和NaHCO3溶液;向饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2,有NaHCO3晶体析出。⑦焰色反应是元素的性质,无论元素是游离态还是化合态,同一元素均具有相同的焰色反应,焰色反应不是化学变化。在观察钾元素的焰色反应时,应透过蓝色的钴玻璃片观察。焰色反应呈黄色时,一定含有钠元素,但还可能含有钾元素。⑧Li和O2反应只生成Li2O;NaH是离子化合物,是一种强还原剂;Na2O、Na2O2中阴、阳离子个数比均为1∶2。⑨Na2O2与SO2反应的化学方程式是Na2O2+SO2===Na2SO4,而非2Na2O2+2SO2===2Na2SO3+O2。⑩Na2O2投入品红溶液中,因溶液中有强氧化性物质,因而Na2O2可使品红溶液褪色。Na2O2投入无色酚酞溶液中,酚酞溶液先变红后褪色。2.铁及其重要化合物(1)铁及其重要化合物的知识网络图。(2)扫除易忘知识盲点。①Fe与O2(点燃)、H2O(g)(高温)反应的固体产物都是Fe3O4而不是Fe2O3。Fe与Cl2反应时生成FeCl3,与S反应时生成FeS,说明Cl2的氧化性强于S。常温下,Fe、Al在冷的浓硫酸和浓硝酸中发生钝化,但加热后能继续反应。Fe在Cl2中燃烧,无论Cl2过量还是不足均生成FeCl3。②向含Fe2+的溶液中加入硝酸、氯水等具有氧化性的物质时,溶液会出现浅绿色→棕黄色的颜色变化,该现象可用于Fe2+的检验。③FeCl3、Fe2(SO4)3的水溶液蒸干所得固体不同:FeCl3溶液加热蒸干得Fe(OH)3,灼烧Fe(OH)3可得Fe2O3;Fe2(SO4)3溶液蒸干可得Fe2(SO4)3。④在用强氧化剂(H2O2或氯水)和KSCN溶液联合检验Fe2+的存在时,要特别注意加入试剂的先后顺序,先加KSCN溶液无明显变化,说明溶液中无Fe3+;再加强氧化剂(H2O2或氯水)后溶液变红色,说明原溶液中含有Fe2+。⑤配制FeCl2溶液既要防氧化(加入Fe粉),又要抑制水解(加入盐酸);配制FeCl3溶液时要加入浓盐酸抑制水解。⑥除去ZnCl2溶液中的FeCl2,应先通入Cl2或加入H2O2,再加入ZnO,使Fe3+水解生成沉淀过滤除去。3.镁、铝及其重要化合物(1)镁、铝及其重要化合物的知识网络图。(2)扫除易忘知识盲点。①铝是活泼金属,但铝抗腐蚀性相当强,因为铝的表面有一层致密的氧化物薄膜。由于Al2O3的熔点高于Al的熔点,故在酒精灯上加热铝箔直至熔化,熔化的铝并不滴落。②铝热反应不仅仅是单质铝与Fe2O3反应,还包括制取其他难熔金属的反应,由于铝热剂是混合物,故铝热反应不能用于工业上冶炼铁。注意铝热反应是中学化学中唯一一类金属单质与金属氧化物在高温条件下的置换反应。③引发铝热反应的操作是高考实验考查的常考点,具体操作是先在铝热剂表面铺一层KClO3,然后插上镁条,最后点燃镁条。④Al并不是与所有金属氧化物均能组成铝热剂,能组成铝热剂的金属氧化物对应的金属活泼性应比铝弱。⑤Al2O3、Al(OH)3与NaOH溶液的反应常用于物质的分离提纯。Al(OH)3不溶于氨水,所以实验室常利用铝盐和氨水反应制备Al(OH)3。⑥Al(OH)3可用作抗酸药;明矾常用于净水。⑦泡沫灭火器所用试剂为Al2(SO4)3溶液和NaHCO3溶液。4.铜及其重要化合物(1)铜及其重要化合物的知识网络图。(2)扫除易忘知识盲点。①铜在潮湿的空气中最终不是生成CuO,而是生成铜绿[Cu2(OH)2CO3]。②常用灼热的铜粉除去N2中的O2,用灼热的CuO除去CO2中的CO。③新制Cu(OH)2悬浊液常用来检验醛基。④Cu和一定量的浓硝酸反应,产生的是NO2和NO的混合气体,当Cu有剩余时,再加入稀硫酸,Cu可继续溶解。⑤常见含Cu物质的颜色:Cu是紫红色;CuO是黑色;Cu2S是黑色;CuS是黑色;Cu2O是砖红色。⑥冶炼铜的方法有:①热还原法;②湿法炼铜;③电解精炼铜。5.熟记常见转化(1)铝土矿提铝。(2)工业提镁。

(3)侯氏制碱。

【应考训练】

考向1

钠及其重要化合物1.(2020安徽江淮十校第二次联考)H2与碱金属等单质在较高温度下可以化合形成离子型金属氢化物,如NaH、LiH等,它们具有极强的还原性,也是良好的野外生氢剂(NaH+H2O===NaOH+H2↑),下列说法不正确的是(

)A.金属氢化物具有强还原性的原因是其中的氢元素为-1价B.NaH的电子式可表示为C.NaAlH4与水反应:NaAlH4+H2O===NaOH+Al(OH)3+H2↑D.工业上用有效氢含量衡量含氢还原剂的供氢能力,有效氢指单位质量(克)的含氢还原剂(反应后H元素显+1价)的还原能力相当于多少克氢气的还原能力。则LiAlH4的有效氢含量约为0.21答案

C

解析

金属氢化物具有强还原性的原因是其中的氢元素为-1价,氢元素化合价为最低价,容易被氧化,A正确;氢化钠为离子化合物,NaH的电子式为Na+,B正确;NaOH和Al(OH)3会继续反应生成NaAlO2,C不正确;每38

g

LiAlH4失去8

mol电子,与8

g氢气相当,故有效氢为

,约为0.21,D正确。2.(2020山东临沂质检)如表所示,对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及两者间是否具有因果关系的判断都正确的是(

)选项陈述Ⅰ陈述Ⅱ判断A碳酸钠溶液可用于治疗胃病Na2CO3可与盐酸反应Ⅰ对,Ⅱ对,有B向滴有酚酞的水溶液中加入Na2O2变红色Na2O2与水反应生成氢氧化钠Ⅰ对,Ⅱ错,无C金属钠具有强还原性高压钠灯发出透雾性强的黄光Ⅰ对,Ⅱ对,有D过氧化钠可为航天员供氧Na2O2能与CO2和H2O反应生成O2Ⅰ对,Ⅱ对,有答案

D

解析

碳酸钠能够与盐酸反应,但是碳酸钠碱性较强,具有腐蚀性,不能用于治疗胃酸过多,陈述Ⅰ错误,A错误;过氧化钠与水反应生成氢氧化钠,氢氧化钠为强碱,水溶液显碱性,能够使酚酞变红,但过氧化钠与水反应生成的过氧化氢具有强氧化性,因此最终颜色会褪去,B错误;金属钠具有强还原性,钠的焰色为黄色,透雾性强,高压钠灯可发出透雾能力强的黄光,Ⅰ对,Ⅱ对,二者无因果关系,C错误;过氧化钠与水、二氧化碳反应都生成氧气,所以可为航天员供氧,陈述Ⅰ、Ⅱ都正确,且二者有因果关系,D正确。3.将一定物质的量的Na2CO3、NaHCO3组成的混合物溶于水,配成1L溶液,取出50mL溶液,然后滴加一定物质的量浓度的盐酸进行反应,得到的图像如图所示,下列说法不正确的是(

)A.标注NaCl的直线代表产生的CO2的物质的量B.原混合物中Na2CO3与NaHCO3的物质的量之比为1∶1C.盐酸的浓度是0.05mol·L-1D.盐酸加到150mL时,放出CO2气体112mL(标准状况下)答案

A

解析

加入盐酸0~50

mL时发生的反应为Na2CO3+HCl===NaCl+NaHCO3,没有CO2产生,A错误;从图中坐标(0,2.5)看出,原混合物中Na2CO3与NaHCO3的物质的量之比为1∶1,B正确;由图可知V(盐酸)=50

mL的溶液中,碳酸钠完全转化为碳酸氢钠和氯化钠,消耗盐酸的体积为50

mL,由Na2CO3+HCl===NaCl+NaHCO3可知,n(Na2CO3)=n(HCl)=0.002

5

mol,c(HCl)==0.05

mol·L-1,C正确;加入盐酸50~150

mL时,发生的反应为NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑,可知V(CO2)=100×10-3L×0.05

mol·L-1×22.4

L·mol-1=0.112

L=112

mL,D正确。考向2

铁及其重要化合物4.(2020安徽肥东高三调研)工业废弃物的资源化回收再利用,可以更大限度的发挥原材料的价值。下图是工业生产纳米磁性氧化铁的流程:下列说法不正确的是(

)A.用Na2CO3溶液浸泡是为了除去废铁屑表面的铁锈B.若生产中不通入N2,暴露在空气中生产,将不能得到高纯度产品C.加适量的H2O2是为了将部分Fe2+氧化为Fe3+,涉及反应:H2O2+2Fe2++2H+===2Fe3++2H2OD.溶液A中Fe2+和Fe3+的浓度比为1∶2答案

A

解析

Na2CO3溶液显碱性,浸泡废铁屑可以使铁屑表面的油脂水解除去,但不能除去表面的铁锈,故A错误;废铁屑被硫酸溶解生成硫酸亚铁,生成的亚铁离子部分被双氧水氧化成铁离子,从而形成亚铁离子和铁离子的混合溶液,若生产中不通入N2,暴露在空气中生产,亚铁离子会被空气中的氧气氧化成铁离子,将不能得到高纯度四氧化三铁产品,其中会混入氧化铁杂质,故B正确;根据B的分析,加适量的H2O2是为了将部分Fe2+氧化为Fe3+,涉及的反应为H2O2+2Fe2++2H+===2Fe3++2H2O,故C正确;根据最终产品为四氧化三铁,其中Fe2+和Fe3+的数目比为1∶2,因此溶液A中Fe2+和Fe3+的浓度比应为1∶2,故D正确。5.(2020山东烟台调研)某小组同学探究铁离子与硫离子的反应,实验操作及现象如下表,下列有关说法错误的是(

)

滴入FeCl3溶液立刻有黑色沉淀生成,继续滴入FeCl3溶液,黑色沉淀增多后又逐渐转化为黄色沉淀

滴入Na2S溶液立刻生成黑色沉淀,沉淀下沉逐渐转化为黄色。继续滴入Na2S溶液,最后出现黑色的沉淀A.两次实验中,开始产生的黑色沉淀都为Fe2S3B.两次实验中,产生的黄色沉淀是因为发生了反应Fe2S3+4FeCl3===6FeCl2+3SC.向稀FeCl3溶液中逐滴加入稀Na2S溶液至过量最后生成的黑色沉淀为FeSD.在Na2S溶液过量的情况下,黑色沉淀中存在较多的Fe(OH)3答案

D

解析

实验开始时如果生成硫,应为黄色沉淀,而开始时为黑色沉淀,则应为Fe2S3,故A正确;硫化钠具有还原性,可与铁离子发生氧化还原反应生成单质S,反应的化学方程式为Fe2S3+4FeCl3===6FeCl2+3S,故B正确;稀Na2S溶液与稀FeCl3溶液发生氧化还原反应生成氯化亚铁,硫化钠过量时则生成FeS,FeS为黑色沉淀,故C正确;在Na2S溶液过量的情况下,黑色沉淀为FeS,而Fe(OH)3为红褐色沉淀,故D错误。6.聚合硫酸铁是水处理中重要的絮凝剂,以废铁屑为原料制备的具体工艺流程如下:下列说法不正确的是(

)A.步骤①,粉碎的目的是为了增大反应物接触面积,提高“酸浸”反应速率B.步骤③,可以选择双氧水、氯气等氧化剂将Fe2+氧化成Fe3+C.步骤④,加稀硫酸调节pH在一定的范围内,让Fe3+部分水解形成碱式盐D.步骤⑤,减压蒸发,有利于降低水的沸点防止产物分解答案

B

解析

废铁屑粉碎后,使反应物接触面积增大,能够加快化学反应速率,A项正确;若使用氯气作氧化剂可将Fe2+氧化成Fe3+,但同时又引入了新的杂质离子Cl-,B项错误;步骤④,加稀硫酸调节pH在一定的范围内,使Fe3+部分水解生成碱式盐,C项正确;减压蒸发,可以防止温度过高时聚合硫酸铁分解,D项正确。7.(2020湖南长沙七校联考)碳酸亚铁(白色固体,难溶于水)是一种重要的工业原料,可用于制备补血剂乳酸亚铁,也可用作可充电电池的电极。某研究小组通过下列实验,寻找利用复分解反应制备FeCO3沉淀的最佳实验:实验试剂滴管中溶液和试管中溶液混合后产生的现象滴管试管

Ⅰ0.8mol·L-1FeSO4溶液(pH=4.5)1mol·L-1Na2CO3溶液(pH=11.9)立即产生灰绿色沉淀,5min后出现明显的红褐色Ⅱ0.8mol·L-1FeSO4溶液(pH=4.5)1mol·L-1NaHCO3溶液(pH=8.6)产生白色沉淀及少量无色气泡,2min后出现明显的灰绿色Ⅲ0.8mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2溶液(pH=4.0)1mol·L-1NaHCO3溶液(pH=8.6)产生白色沉淀及无色气泡,较长时间保持白色(1)实验Ⅰ中红褐色沉淀产生的原因可用如下反应表示,请补全反应:

Fe2++

+

+

H2O====

Fe(OH)3↓+

(2)实验Ⅱ中产生FeCO3的离子方程式为

。

(3)为了探究实验Ⅲ中

所起的作用,甲同学设计了实验Ⅳ进行探究:

操作现象实验Ⅳ向0.8mol·L-1FeSO4溶液中加入

,再加入Na2SO4固体配制成混合溶液(已知Na+对实验无影响,忽略混合后溶液体积变化)。再取少许该溶液,与2mL1mol·L-1NaHCO3溶液混合

与实验Ⅲ现象相同实验Ⅳ中加入Na2SO4固体的目的是

。

对比实验Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ,甲同学得出结论:水解产生H+,降低溶液pH,减少了副产物Fe(OH)2的产生。乙同学认为该实验方案不够严谨,应补充的对比实验操作是

,再取少许该溶液,与2mL1mol·L-1NaHCO3溶液混合。

(4)小组同学进一步讨论认为,定性实验中现象并不能直接证明实验Ⅲ中FeCO3的纯度最高,需要利用如图所示的装置进行定量测定。分别将实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中的沉淀进行过滤、洗涤、干燥后称量,然后转移至A处的广口瓶中。为了测定FeCO3的纯度,除样品总质量外,还需测定的物理量是

。

(5)实验反思:经测定,实验Ⅲ中的FeCO3纯度高于实验Ⅰ和实验Ⅱ。通过以上实验分析,制备FeCO3实验成功的关键因素是

。

(3)探究同一酸性环境下的铵根离子的作用,因此要用硫酸调控溶液的pH=4.0;为了保证溶液中的硫酸根离子浓度不变,可向溶液中加入硫酸钠来控制

的浓度;为了增强实验的严谨性,还应向0.8

mol·L-1

FeSO4溶液中加入Na2SO4固体至c()=1.6

mol·L-1,同一条件下做对比实验,结论更准确。(4)碳酸铁和稀硫酸反应生成二氧化碳气体,水蒸气被浓硫酸吸收后,碱石灰(C)吸收二氧化碳气体,通过测定C中U形管的增重量,可测出反应产生二氧化碳气体的质量,最后根据反应方程式来计算FeCO3的纯度。(5)通过三组实验分析可知,溶液的pH不同,生成FeCO3的量不同,因此制备FeCO3实验成功的关键因素是调节溶液的pH。考向3

镁、铝及其重要化合物8.(2020四川遂宁二中质检改编)化学在生产和日常生活中有着重要的应用,下列说法不正确的是(

)A.MgO的熔点很高,可用于制作耐高温材料,氧化铝也可作耐火材料B.明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中的悬浮物,可用于水的净化,Fe3+有同样的功效C.电解熔融MgCl2可制得金属镁D.镁条与适量的稀盐酸完全反应,将所得溶液蒸干、灼烧,得到MgCl2固体答案

D

解析

氧化镁和氧化铝的熔点都较高,均能制作耐高温材料,故A正确。明矾中含有铝离子,铝离子能水解生成氢氧化铝胶体,胶体具有吸附性,可吸附水中的悬浮物,用于水的净化,铁离子有同样的效果,故B正确;镁是活泼金属,电解熔融MgCl2可制得金属镁,故C正确;氯化镁是强酸弱碱盐,易水解生成氢氧化镁和氯化氢,将所得溶液蒸干、灼烧,因盐酸具有挥发性,可促进氯化镁水解,所以最后得到的固体不是氯化镁,而是氢氧化镁受热分解生成的氧化镁,故D错误。A.AlCl3溶液的物质的量浓度为0.2mol∙L-1B.根据图像可以确定导电率与离子种类有关C.cd段发生的反应是Al(OH)3+OH-===

+2H2OD.e点时溶液中的离子浓度:c(K+)=c(Cl-)+c()答案

D

10.(2020重庆北碚一模)铝热反应是铝的一个重要性质,该性质用途十分广泛。对于铝热反应的现象有这样的描述:“反应放出大量的热,并发出耀眼的光芒,纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中”。已知:Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔点、沸点数据如下:物质AlAl2O3FeFe2O3熔点/℃660205415351462沸点/℃246729802750-Ⅰ.(1)某同学推测,铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。理由是:该反应放出的热量使铁熔化,而铝的熔点比铁低,此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。你认为他的解释是否合理?

(填“合理”或“不合理”)。

(2)设计一个简单的实验方案,证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。该实验所用试剂是

,反应的离子方程式为

。

(3)实验室溶解该熔融物,下列试剂中最适宜的试剂是

(填序号)。

A.浓硫酸 B.稀硫酸C.稀硝酸 D.氢氧化钠溶液Ⅱ.实验研究发现,硝酸发生氧化还原反应时,硝酸的浓度越稀,对应还原产物中氮元素的化合价越低。某同学取一定量上述熔融物与一定量稀硝酸充分反应,反应过程中无气体放出。在反应结束后的溶液中,逐滴加入6mol·L-1的氢氧化钠溶液,所加氢氧化钠溶液的体积(mL)与产生的沉淀的物质的量(mol)的关系如图所示。试回答下列问题:(1)依题意,请写出熔融物中铁与稀硝酸反应的离子方程式:

。

(2)图中OA段没有沉淀生成,此阶段发生反应的离子方程式为

。

(3)在BC段,沉淀的物质的量没有变化,则此阶段发生反应的离子方程式为

。

(4)熔融物中铝原子的物质的量为

mol。

(5)B点对应的沉淀的物质的量为

mol。

(3)A项,常温下,浓硫酸能使铁、铝钝化,错误;B项,铁、铝均与稀硫酸反应,且生成的氢气对环境无污染,正确;C项,稀硝酸与铁、铝反应有有毒气体NO生成,错误;D项,氢氧化钠溶液与铁不反应,错误。Ⅱ.(1)分析图像知OA段没有沉淀生成,说明硝酸过量,则熔融物中的铁与稀硝酸反应生成硝酸铁,反应过程中无气体生成,则硝酸的还原产物为硝酸铵,利用化合价升降法,结合原子守恒、电荷守恒进行配平,该反应的离子方程式为(4)由图可知,CD段消耗的氢氧化钠溶液的体积为44

mL-42

mL=2

mL,故参加反应的氢氧化钠为0.002

L×6

mol·L-1=0.012

mol,根据Al(OH)3+OH-===

+2H2O可知,Al(OH)3的物质的量为0.012

mol,根据铝元素守恒知熔融物中铝原子的物质的量为0.012

mol。(5)AB段发生的反应为Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓,Al3++3OH-===Al(OH)3↓,消耗氢氧化钠的物质的量为(39-15)×10-3L×6

mol·L-1=0.144

mol,Al3+的物质的量为0.012

mol,消耗氢氧化钠的物质的量为0.036

mol,则与Fe3+反应的氢氧化钠的物质的量为0.144

mol-0.036

mol=0.108

mol,Fe3+的物质的量为0.036

mol,B点铝离子和铁离子恰好完全生成沉淀,则生成沉淀的物质的量为0.048

mol。11.金属镁及其化合物在科学研究及生产中具有广泛的用途。(1)镁能在氧气、空气、氮气或二氧化碳中燃烧。①点燃条件下,单质镁能与CO2发生置换反应并产生大量的热,该反应的化学方程式为

。

②金属镁在空气中燃烧会发出耀眼的白光,将燃烧产物X置于60℃的热水中并充分搅拌,最终得到白色固体,同时有能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体生成。则产物X中除MgO外,还肯定含有的物质是

(填化学式)。

(2)轻质碳酸镁[MgCO3·Mg(OH)2·3H2O]在化工生产上有广泛的用途。以卤块(主要成分为MgCl2,含Fe2+、Fe3+等杂质离子)为原料制备轻质碳酸镁的工艺流程如下:常温下,Fe3+、Fe2+、Mg2+生成氢氧化物沉淀时的pH如下表:

Fe3+Fe2+Mg2+开始沉淀时的pH2.77.69.9完全沉淀时的pH3.79.611注:Fe(OH)2沉淀呈絮状,不易从溶液中除去。①写出一条能提高酸浸速率的措施:

。

②“氧化”过程中,参加反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为

。

③加入NaOH溶液调节pH,通常控制pH在9.0左右,其目的是

。④热解时,反应的离子方程式为

。

⑤操作Ⅰ、Ⅱ均是将固体与液体分离,但在对分离后所得固体的操作上有明显差异,差异是

。

解析

(1)①单质镁能与CO2发生置换反应2Mg+CO22MgO+C。②将燃烧产物X置于60

℃的热水中并充分搅拌,最终得到白色固体,同时有能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体生成,由所述现象可知此反应为水解反应,产生的使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体为氨气,沉淀为氢氧化镁,根据原子守恒以及“Mg能在氧气、空气、氮气或二氧化碳中燃烧”,可推断镁在空气中燃烧的生成物中含有Mg3N2,其与水反应的化学方程式为Mg3N2+6H2O2NH3↑+3Mg(OH)2。(2)①卤块为固体物质,提高酸浸速率的措施有:将卤块粉碎、搅拌、加热、适当提高盐酸浓度等。②“氧化”过程是将Fe2+氧化为Fe3+,以便调节pH将铁元素杂质除去,反应的离子方程式为2H++ClO-+2Fe2+===2Fe3++Cl-+H2O,参加反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2。③加入NaOH溶液调节pH在9.0左右,其目的是将溶液中的杂质Fe3+尽可能多地除去,同时避免Mg2+形成沉淀。④热解时,Mg2+和

在水溶液中反应生成轻质碳酸镁和二氧化碳,所以离子反应方程式为