2024-2025学年高中化学第三章金属及其化合物1-1金属与非金属酸水的反应课时作业含解析新人教版必修1

PAGEPAGE8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．下列关于金属性质的叙述正确的是(B)A．全部的金属常温下都呈固态B．金属单质在化学反应中往往体现出还原性C．金属都能在空气中形成致密的爱护膜D．金属元素在自然界中都是以化合态形式存在的解析：不是全部的金属常温下都呈固态，如汞呈液态，A错误；一般金属元素原子最外层电子数小于4，在化学反应中往往简单失去电子，体现出还原性，B正确；铁在空气中形成疏松的氧化膜，C错误；金元素在自然界中以游离态形式存在，D错误。2．将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中，既有气体产生，又有沉淀产生的是(C)①MgSO4溶液②NaHCO3溶液③Na2SO4溶液④饱和澄清石灰水⑤Ca(HCO3)2溶液⑥FeCl3溶液⑦NH4Cl溶液A．①③④⑤ B．②⑤⑥⑦C．①④⑤⑥ D．全部解析：题给几种物质中金属钠均先与水发生反应：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，①中Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓；②中NaHCO3＋NaOH=Na2CO3＋H2O，生成的Na2CO3溶解度大于NaHCO3，故不会产生沉淀；③中Na2SO4与NaOH不反应，没有沉淀生成；④中反应消耗水，溶液温度上升，Ca(OH)2的溶解度降低，析出Ca(OH)2沉淀；⑤中Ca2＋＋HCOeq\o\al(－,3)＋OH－=CaCO3↓＋H2O；⑥中Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓；⑦中只产生气体，没有沉淀生成。3．下列关于金属钠的说法中，正确的是(D)A．钠的还原性很强，在空气中易变质，最终变为过氧化钠B．钠在工业上用于制氯化钠、氢氧化钠、碳酸钠等化合物C．钠与硫酸铜溶液反应会置换出铜D．钠与水反应时，可能会发生猛烈爆炸解析：钠在空气中与氧气反应生成氧化钠，氧化钠与水反应生成氢氧化钠，经一系列改变最终生成稳定的碳酸钠，不是过氧化钠，A错误；Na的性质活泼，一般在自然界不存在单质钠，工业上一般用化合态的钠冶炼单质钠，把化合态的钠提取成单质钠再去制化合态的钠，成本太高，B错误；钠与硫酸铜溶液反应会生成氢氧化铜、氢气和硫酸钠，不会置换出铜，C错误；钠的还原性强，与水反应时猛烈，甚至可能发生爆炸，D正确。4．下列对于金属的叙述不正确的是(B)A．在点燃Mg、Al之前，应先用砂纸将其打磨，除去表面的氧化膜B．将用砂纸打磨过的铝条放在酒精灯上加热至熔化，铝会滴落下来C．铁在氧气中燃烧的现象是猛烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，放出大量的热D．金属元素在自然界中多以化合态的形式存在解析：加热铝条至熔化，由于在加热过程中铝条表面形成的Al2O3熔点较高，铝不会滴落下来，B项错误。5．将等物质的量的金属Na、Mg、Al分别与100mL2mol·L－1的盐酸反应，试验测得生成气体的体积V(已折合为标准状况)与时间t的关系如图所示，则x值为(B)A．1.12 B．2.24C．4.48 D．无法确定解析：Na既能与酸反应又能与水反应，钠肯定没有剩余；等物质的量的金属Na、Mg、Al完全反应放出氢气的体积比为123，依据图像可知Na、Mg、Al分别与100mL2mol·L－1的盐酸反应放出的氢气一样多，所以Mg、Al都有剩余，盐酸完全反应，放出氢气的体积为0.1L×2mol·L－1×eq\f(1,2)×22.4L·mol－1＝2.24L。6．若mgNa在足量氯气中燃烧，生成固体的质量为(m＋3.55)g，则mgNa与氧气反应，生成固体的质量可能为(D)①(m＋0.8)g②(m＋1.0)g③(m＋1.2)g④(m＋1.6)g⑤(m＋1.4)gA．①④ B．①⑤C．③④ D．①②③④⑤解析：由题可知，Na的质量为2.3g，物质的量为0.1mol，与O2反应可能生成(m＋0.8)gNa2O，也可能生成(m＋1.6)gNa2O2，也可以既生成Na2O又生成Na2O2，质量在两者之间。7．将11.5g钠、9g铝、28g铁分别投入200mL1mol·L－1的盐酸中，下列分析结果正确的是(A)A．钠与盐酸反应最猛烈，产生的气体最多B．铝与盐酸反应的速率仅次于钠，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：金属越活泼，和酸反应越猛烈，金属活动性强弱依次是Na>Al>Fe,2Na＋2HCl=2NaCl＋H2↑，11.5g金属钠消耗盐酸的物质的量n(HCl)＝eq\f(11.5,23)mol＝0.5mol>0.2mol，因此金属钠过量，但金属钠能和水反应生成氢气，因此钠反应生成氢气的物质的量为eq\f(1,2)×eq\f(11.5g,23g·mol－1)＝0.25mol，同理，依据2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑、Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑知，铝、铁与盐酸反应时，均是盐酸不足，故二者产生氢气的量相等，产生氢气的物质的量为eq\f(0.2L×1mol·L－1,2)＝0.1mol，故A项正确。8．a、b、c、d、e分别是Cu、Ag、Fe、Al、Mg五种金属中的一种。已知：(1)a、c、e均能与稀硫酸反应放出气体；(2)b与d的硝酸盐溶液反应，置换出单质d；(3)c与强碱溶液反应放出气体，e的一种氧化物具有磁性。由此推断a、b、c、d、e依次为(B)A．Fe、Cu、Al、Ag、Mg B．Mg、Cu、Al、Ag、FeC．Al、Cu、Mg、Ag、Fe D．Mg、Ag、Al、Cu、Fe解析：c与强碱溶液反应放出气体，则c为Al，e的一种氧化物具有磁性，则e为Fe，a、c均能与稀硫酸反应放出气体，则a为Mg，b与d的硝酸盐溶液反应，置换出单质d，则b为Cu，d为Ag，选B。9．将一小块钠投入盛有5mL饱和石灰水的试管中，不行能视察到的现象是(C)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。10．铁与水蒸气反应的试验装置如图，下列说法正确的是(B)A．试验时，试管口应高于试管底B．加热时试管内生成黑色物质，点燃肥皂泡可听到爆鸣声C．反应的化学方程式为2Fe＋3H2O(g)eq\o(=,\s\up17(△))Fe2O3＋3H2D．试管中发生化合反应11．向分别盛有100mL水、100mL0.1mol·L－1盐酸、100mL0.01mol·L－1NaOH溶液的X、Y、Z三个烧杯中各投入0.05molNa。下列有关说法正确的是(D)A．三个烧杯中均只发生离子反应：2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑B．三个烧杯中钠均在液面上猛烈反应，且X烧杯中反应最猛烈C．三个烧杯反应后，溶质的物质的量浓度相同D．三个烧杯反应完后，生成的气体的质量肯定相同解析：钠与盐酸反应时先与HCl反应且反应最猛烈，HCl反应完后，钠再与H2O反应，故Y烧杯中离子方程式为2Na＋2H＋=2Na＋＋H2↑、2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑，A、B错误；反应结束后，X烧杯中的溶质为NaOH，Y烧杯中的溶质为NaCl和NaOH，Z烧杯中的溶质为NaOH，且三个烧杯中溶液的体积相等，由于Z烧杯中原溶质为NaOH，故Z烧杯中溶质的物质的量浓度最大，C错误；因向三个烧杯中加入钠的物质的量相同且钠全部反应，故生成H2的量相同，D正确。12.某同学将某种金属分别与等体积的甲、乙两种溶液反应，所加金属的质量与相同条件下产生气体的体积关系如图所示，下列推论可能正确的是(C)A．金属是镁，甲溶液为0.2mol·L－1盐酸，乙溶液为0.1mol·L－1盐酸B．金属是铁，甲溶液为0.1mol·L－1硫酸溶液，乙溶液为0.1mol·L－1盐酸C．金属是铝，甲溶液为0.1mol·L－1盐酸，乙溶液为0.1mol·L－1氢氧化钠溶液D．金属是铝，甲溶液为0.1mol·L－1氢氧化钠溶液，乙溶液为0.1mol·L－1盐酸解析：若金属是镁，甲溶液中氢离子浓度大，镁与相同体积的两种溶液反应，甲溶液中反应速率快，最终生成氢气较多，A错误；0.1mol·L－1的硫酸溶液中c(H＋)＝0.2mol·L－1，若金属是铁，甲溶液中H＋浓度大，生成氢气多，B错误；铝分别与等浓度等体积的盐酸和氢氧化钠溶液反应，盐酸中2H＋～H2，氢氧化钠溶液中20H－～3H2，故与氢氧化钠溶液反应生成氢气的量多，符合图像改变，C正确、D错误。二、非选择题(共52分)13．(10分)现用金属钠和空气制备纯度较高的Na2O2，可利用的装置如图所示。回答下列问题[已知Na2O2易与空气中CO2、H2O(g)反应]：(1)装置Ⅳ中盛放的药品是氢氧化钠溶液，其作用是汲取导入空气中的二氧化碳。(2)若规定气体的气流方向从左到右，则组合试验装置时各件仪器的正确连接依次为(按从左到右依次写明仪器的编号Ⅰ、Ⅱ……)Ⅳ、Ⅲ、Ⅰ、Ⅱ，各仪器接口的标号字母(a、b……)依次是空气进入h，g接f，e接a，b接c。(3)装置Ⅱ的作用是防止空气中的水分和二氧化碳进入装置Ⅰ。(4)操作中通空气和加热的依次为先通一段时间的空气，再加热Ⅰ装置。解析：用金属钠和空气制备纯度较高的Na2O2，要避开生成的Na2O2与空气中的水分和二氧化碳发生反应，在制取过程中要除去这两种杂质，且要防止外界空气中的水分和二氧化碳倒吸进入装置。14．(10分)在肯定条件下用一般铁粉和水蒸气反应，可以得到铁的氧化物。该氧化物又可以经过此反应的逆反应，生成颗粒很细的铁粉。这种铁粉具有很高的反应活性，在空气中受撞击或受热时会燃烧，所以俗称“引火铁”。请分别用如图所示的两套仪器装置，制取上述铁的氧化物和“引火铁”。试验中必需运用一般铁粉和6mol/L盐酸，其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去)。填写下列空白：(1)试验进行时试管A中应加入的试剂是一般铁粉(或铁粉)；烧瓶B的作用是作为水蒸气发生器(或用来产生水蒸气)；烧瓶C的作用是防止水倒吸(或用作平安瓶)；在试管D中收集得到的是氢气。(2)试验时U形管G中应加入的试剂是碱石灰(或CaO等碱性干燥剂)；长颈漏斗H中应加入6_mol/L盐酸。(3)两套装置中，在试验时须要加热的仪器是(填该仪器对应的字母)ABE。(4)试管E中发生反应的化学方程式是Fe3O4＋4H2eq\o(=,\s\up17(高温))3Fe＋4H2O。(5)为了平安，在E管中的反应发生前，在F出口处必需检验氢气的纯度；E管中的反应起先后，在F出口处应点燃氢气。解析：从左图看，用排水法收集的气体应是难溶性气体，可推知是H2，所以左图B是水蒸气发生器，A中发生反应3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up17(△))Fe3O4＋4H2。C是平安瓶，防止停止加热时，水槽中的水倒吸入A中使A试管炸裂。右图是H2和铁的氧化物反应制取“引火铁”的装置，右图Ⅰ是H2发生器，用锌粒和6mol/L盐酸反应。在E试管加热之前必需检验H2的纯度，若H2中混有空气，当达到爆炸极限时，则会发生爆炸。检验H2纯度时，用试管在F口处收集H2，再进行检验。制得的H2必需干燥，否则还原出来的铁又会跟水蒸气反应，生成铁的氧化物。因此在H2发生装置与还原铁的氧化物之间加一个干燥装置“U形管”，U形管内可盛碱石灰、氧化钙等碱性固体干燥剂，它既可干燥H2，又可除去混在H2中的氯化氢气体。纯净的H2在E管内还原Fe3O4，未参与反应的H2从F口排出，并将它点燃。15．(10分)有人设计了如图所示的试验装置，目的是做钠与水反应的试验并验证：①钠的物理性质；②钠与水反应的产物是什么？(1)当进行适当操作时，还需用的仪器有小试管。(2)操作方法是将大头针向上抽，使钠块掉入水中，在玻璃管口处用小试管收集气体。(3)试验现象是金属钠熔成小球，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)本试验能证明的钠的物理性质有熔点低，密度比水小，能证明钠与水反应生成的产物有氢氧化钠、氢气。(5)该反应的离子反应方程式为2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑。16．(11分)依据你对金属钠性质的了解，回答下列问题：(1)关于钠的叙述中，正确的是B。A．钠是银白色金属，硬度很大B．将金属钠放在石棉网上，用酒精灯加热后金属钠猛烈燃烧，产生黄色火焰，生成过氧化钠C．金属钠在空气中燃烧，生成氧化钠D．金属钠的熔点很高(2)将一小块钠投入下列溶液中，既能产生气体又会出现白色沉淀的是D。A．稀硫酸 B．硫酸铜溶液C．氢氧化钠稀溶液 D．氯化镁溶液(3)某课外活动小组为了检验钠与水反应的产物，设计如图装置(夹持装置省略)。首先在U形管内加入少量煤油和几小块钠，再从U形管高端加入水(含有酚酞)，赶出空气，一会儿后加热铜丝。①金属钠的改变：与水猛烈反应，在水和煤油的交界处上下浮动并渐渐变小。②U形管中溶液的颜色改变：从右到左，渐渐由无色变为红色，说明有NaOH生成。③铜丝的改变：由黑色变为红色，说明钠和水反应有H2生成。④若ag钠与bmL水完全反应，则所得溶液中溶质的质量分数是eq\f(40a,22a＋23b)×100%。解析：(1)A项中有关钠的硬度的描述不正确；C项中钠在空气中燃烧的产物为过氧化钠；D项中金属钠的熔点低。只有B项正确。(2)A项，Na与稀硫酸反应生成H2，无沉淀生成；B项，Na与H2O反应生成的NaOH能接着与CuSO4反应生成Cu(OH)2蓝色沉淀；C项，Na只与水反应产生H2；D项，Na与H2O反应生成的NaOH能接着与MgCl2反应生成Mg(OH)2白色沉淀。(3)由于钠的熔点低且密度小于水、大于煤油，故钠位于水和煤油的交界处，与水发生反应：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，生成的H2与CuO发生反应：H2＋CuOeq\o(=,\s\up17(△))Cu＋H2O。钠与水反应得到NaOH溶液，则：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑2×232×402