专题升级训练9 常见金属元素单质及其重要化合物
(时间：45分钟 满分：100分)
一、选择题(本题包括7小题，每小题6分，共42分，每小题只有一个正确选项)
1．下列物质的工业制备原理不正确的是( )。
A．氨气：N2＋3H22NH3
B．铜：Cu2S＋O22Cu＋SO2
C．Al(OH)3：向AlCl3溶液中加入过量氨水，然后过滤、洗涤、干燥、灼烧
D．漂白粉：2Ca(OH)2＋2Cl2===Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2O
2．(2012北京西城期末，12)下列说法正确的是( )。
A．加入过量氨水，有白色沉淀生成，则原溶液一定有Al3＋
B．FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉，充分反应后仍有固体剩余，加入KCSN溶液可能变成血红色
C．常温下锌与浓硫酸不反应，与稀硫酸反应生成氢气
D．加入NaOH溶液，产生气体使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则原溶液一定有NH
3．(2012湖北黄冈期末，9)下列过程中，没有明显实验现象的是( )。
A．向Fe(NO3)2溶液中滴加稀硫酸 B．将HCl通入NaAlO2溶液中
C．加热溶有SO2的品红溶液 D．向碳酸氢钠溶液中滴加氢氧化钠溶液
4．下列各组中的两种物质作用时，反应条件或反应物用量改变时，对生成物没有影响的是( )。
A．Na2O2与CO2 B．Na与O2 C．NaOH与CO2 D．Fe与HNO3
5．下列叙述正确的是( )。
①铁在过量氧气中燃烧生成Fe2O3 ②铝在常温下不能与氧气反应 ③能用同一离子方程式表示：浓氨水滴入Al2(SO4)3溶液和Al2(SO4)3溶液滴入浓氨水的反应 ④铝粉与氧化镁共热可制取金属镁 ⑤用过量的氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋ ⑥除去Al(OH)3中混有的少量Mg(OH)2：加入过量的烧碱溶液充分反应，过滤，向滤液中通入过量CO2后过滤 ⑦除去FeCl2溶液中混有的FeCl3：加入过量铜粉，过滤 ⑧生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加
A．①②⑤⑦ B．②③⑥⑧ C．②④⑥⑦ D．只有③⑥
6．下列说法中正确的是( )。
A．合金材料中可能含有非金属元素
B．铝箔在空气中受热可以熔化，且发生剧烈反应
C．MgCl2、AlCl3溶液中分别加入过量的氨水来比较镁、铝的金属性强弱
D．把一包粉末(含铁，可能含有三氧化二铁)溶于盐酸后，若滴加KSCN试剂后溶液不变红色，则原固体粉末中不含三氧化二铁
7．向含Na2CO3、Na[Al(OH)4](或NaAlO2)的混合溶液中逐滴加入150 mL 1 mol·L－1HCl溶液，测得溶液中的某几种离子物质的量的变化如图所示，则下列说法不正确的是( )。
A．a曲线表示的离子方程式为：[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O
B．b和c曲线表示的离子反应是相同的
C．M点时，溶液中沉淀的质量为3.9 g
D．原混合溶液中的CO与[Al(OH)4]－的物质的量之比为1∶2
二、简答题(本题包括4小题，共58分)
8．(14分)张明同学设计下图所示装置，用粗铁粒与1 890 g·L－1(质量分数10%)的硝酸反应制取NO气体。请回答有关问题。
①1 890 g·L－1硝酸的物质的量浓度为________。
②NO气体能用排水法收集，而不能用排空气法收集的可能原因是__________。
③当打开止水夹a，关闭止水夹b时，A装置的干燥管中观察到的现象是________________________。B装置烧杯中液体的作用是__________________。当A装置中气体几乎无色时，打开止水夹b，关闭止水夹a，可用C装置收集NO气体。
④该实验中，若去掉B装置，对实验结果是否有影响？________________________。
⑤将a mol铁与含b mol HNO3的稀溶液充分反应后，若HNO3的还原产物只有NO，反应后Fe和HNO3均无剩余，则反应中转移电子的物质的量是______________(用含a或b的代数式表示)。
⑥完全反应后，A装置烧杯里含铁的价态可能是________________________。现有仪器和药品：试管和胶头滴管、0.1 mol·L－1 KSCN溶液、0.1 mol·L－1 KI溶液、0.2 mol·L－1酸性KMnO4溶液、氯水等。请你设计一个简单实验，探究上述判断，填写下列实验报告：
实验步骤
操作
现象与结论
第一步
取少量液体装于试管，向试管中滴入几滴KSCN溶液
第二步
若溶液紫色褪去，则说明含有Fe2＋，若无明显变化，则说明不含Fe2＋
9.(15分)从铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取两种工艺品的流程如下：
已知2Na2SiO3＋2NaAlO2＋2H2O===Na2Al2Si2O8↓＋4NaOH，请回答下列问题：
(1)流程甲加入盐酸后生成Al3＋的离子方程式为____________________。
(2)流程乙加入烧碱后Al2O3发生反应的离子方程式为____________________。
(3)固体X的主要成分是________________，过滤时使用的玻璃棒，其作用是__________________________。
(4)滤液B中溶质的主要成分是__________(填化学式)；滤液E、K中溶质的主要成分是________(填化学式)，写出该溶液的一种用途_______________________________________。
(5)在流程中，选用CO2作酸化剂，为什么不选用盐酸？____________________________。
10．(2012湖北襄阳调考，26)(15分)已知A为中学化学中的一种深蓝色盐，B、C为日常生活中常见的金属单质，D、G为无色气体，各物质之间的转化关系如下图(电解采用惰性电极，部分反应产物已略去)。
请回答下列问题：
(1)电解A溶液的阳极反应式为______________。
(2)A溶液中的A与Na2O2按物质的量之比为1∶1反应时的总化学方程式为________________________________________________________________________。
(3)E的稀溶液与F溶液反应的离子方程式为_____________________________________
________________________________________________。
(4)电解100 mL盐A的溶液一段时间后，断开电路，取出电极，测得电解后溶液的pH为2(假设溶液体积不变)。则所得到的气体D在标准状况下的体积为__________mL。
(5)若H溶液为只含单一溶质的溶液，且其浓度为2 mol·L－1，分别向五份100 mL该H的溶液中加入B和C的合金，得到如下表所示的数据，试回答有关问题。
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
H溶液的体积/mL
100
100
100
100
100
加入B、C合金的质量/g
3
6.6
9
12
15
剩余固体的质量/g
0
0.64
3.2
6.4
9.4
根据表中数据分析Ⅰ反应后的溶液中存在的金属阳离子有______________(用离子符号表示)，Ⅲ反应后的固体中含有的金属______________(用元素符号表示)，Ⅳ反应后的溶液中存在的金属阳离子有______________(用离子符号表示)。
11．(2012山西大学附中二次测试，28)(14分)某校化学兴趣小组为探究铁与浓硫酸反应，设计了图1、图2所示装置进行实验。
图1 图2
(1)比较两实验装置，图2装置的优点是：
①能更好地吸收有毒气体SO2，防止其污染环境；
②________________________________________________________________________。
(2)导气管e有两个主要作用：一是在反应过程中，因导管插入液面下，可起到“液封”作用阻止SO2气体逸出而防止污染环境；二是_______________________________________
____________________________________________。
(3)能说明有SO2气体产生的实验现象是_______________________________________。
(4)反应一段时间后，用滴管吸取A试管中的溶液滴入适量水中为试样，试样中所含金属离子的成分有以下三种可能：
Ⅰ：只含有Fe3＋；Ⅱ：只含有Fe2＋；Ⅲ：既有Fe3＋又有Fe2＋。
为验证Ⅱ、Ⅲ的可能性，选用如下试剂，填写下列空格：
A．稀HCl溶液 B．稀H2SO4溶液 C．KSCN溶液 D．KMnO4溶液
E．NaOH溶液 F．淀粉KI溶液 G．H2O2溶液
验证Ⅱ：取试样，先滴加少量的______(填试剂序号，下同)，振荡，再滴加少量的______，根据溶液颜色的变化可确定假设Ⅱ是否正确。反应的离子方程式是__________________，Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3。
验证Ⅲ：步骤1.取试样，滴加少量的______(填试剂序号)，溶液的颜色变______色，则试样中含有Fe3＋。
步骤2.再取适量的试样滴加到少量的________(填试剂序号)，观察到的现象为________，则试样中含有Fe2＋。
参考答案
一、选择题
1．C 解析：C选项Al(OH)3灼烧分解生成Al2O3，错误。
2．D 解析：A无法排除Mg2＋干扰；B反应后的溶液中一定无Fe3＋，所以一定不会变为血红色，错误；C选项锌不发生钝化现象，错误。
3．D 解析：A选项在酸性条件下，NO把Fe2＋氧化为Fe3＋，并生成NO，所以溶液由浅绿色变为棕黄色，并有无色气体生成，遇空气变为红棕色；B选项先有白色沉淀生成，后沉淀消失；C选项褪色的品红又恢复为红色；D选项反应生成碳酸钠和水，无明显现象。
4．A 解析：B选项，Na与O2点燃生成Na2O2、缓慢氧化生成Na2O；C选项，CO2少量生成Na2CO3、过量生成NaHCO3；D选项，Fe少量生成Fe3＋、Fe过量生成Fe2＋。
5．D 解析：①生成Fe3O4；②铝与氧气反应形成致密氧化膜，阻止了Al进一步与氧气反应，错误；③因为氨水是弱碱，所以正确；④铝的活泼性小于Mg，所以铝不能置换出氧化镁中的镁，错误；⑤过量的氨水与Fe3＋、Al3＋反应均生成沉淀，错误；⑥Al(OH)3与过量的烧碱反应生成NaAlO2，过滤除去Mg(OH)2，滤液中的NaAlO2与H2O、CO2反应生成Al(OH)3，正确；⑦又掺进了新的杂质Cu2＋，错误；⑧生铁中含碳量最高，错误。
6．A 解析：因为铝箔表面有一层致密氧化膜，所以铝箔加热不会发生剧烈反应，B错误；C选项均生成白色沉淀，错误；D选项，Fe2O3与盐酸反应生成Fe3＋，Fe3＋可能发生2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，错误。
7．D 解析：HCl首先与[Al(OH)4]－(或AlO)反应[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O，然后才与CO反应CO＋H＋===HCO，最后H＋与HCO反应HCO＋H＋===H2O＋CO2↑，所以a、b、c、d曲线分别表示[Al(OH)4]－减少、CO减少、HCO增多、HCO减少，与[Al(OH)4]－、CO反应的盐酸均为50 mL 1 mol·L－1，可知[Al(OH)4]－、CO均是0.05 mol，生成Al(OH)33.9 g，只有D选项错误。
二、简答题
8．答案：①3 mol·L－1
②NO与空气中的O2反应；NO与空气密度接近；NO不溶于水
③有红棕色气体出现 吸收NO2
④无影响
⑤ mol(2a mol或3a mol或2a～3a mol)
⑥＋2价或＋3价或＋2价和＋3价 若溶液变血红色，说明含Fe3＋，若溶液无明显变化，说明不含Fe3＋ 取少量液体装于试管，向试管中滴入几滴酸性KMnO4溶液
解析：①1 L溶液中溶液质量为1 890 g，m(HNO3)＝189 g，n(HNO3)＝3 mol；③当打开止水夹a，关闭止水夹b时，A中开始反应生成NO，但干燥管中有空气(O2)，NO被氧化成NO2；④C装置中有水，所以也可以与NO中的NO2气体反应生成NO；⑤假设全部生成Fe2＋，转移电子数为2a mol；如果全部生成Fe3＋，转移电子数为3a mol；如果既有Fe2＋，也有Fe3＋，转移电子数为2a～3a mol；不论生成Fe2＋还是Fe3＋，被还原的硝酸与参加反应的硝酸永远是1∶4，所以被还原的硝酸为 mol，HNO3中的N被还原，化合价降低3价，所以转移电子数为 mol。
9．答案：(1)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
(2)Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
(3)Fe2O3、MgO、Na2Al2Si2O8 引流
(4)AlCl3、FeCl3、MgCl2、HCl NaHCO3 制纯碱(或作发酵粉等合理答案)
(5)因为过量的盐酸会与Al(OH)3反应生成AlCl3
解析：(1)能与HCl反应生成Al3＋的物质应为铝土矿中的Al2O3。(2)Al2O3可以溶于NaOH中生成NaAlO2。(3)利用题目中给出的信息——Na2Al2Si2O8是沉淀，铝土矿中Al2O3、SiO2与NaOH反应生成的NaAlO2、Na2SiO3会反应生成Na2Al2Si2O8沉淀。(4)生成E、K时，CO2均是过量的，故应生成NaHCO3。
10．答案：(1)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(或2H2O－4e－===O2↑＋4H＋)
(2)2Na2O2＋2Cu(NO3)2＋2H2O===2Cu(OH)2↓＋4NaNO3＋O2↑
(3)3Fe2＋＋NO＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O
(4)5.6
(5)Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋ Cu Fe2＋
解析：A为铜盐，阴极生成Cu、阳极生成无色气体D为O2，E溶液为酸溶液，与铜反应的E酸为硝酸，所以A为Cu(NO3)2、G为NO；F溶液是金属的盐溶液与硝酸反应，所以生成NO，所以B为变价金属铁，F为Fe(NO3)2、H为Fe(NO3)3；(2)2 mol Na2O2与水反应生成4 mol NaOH和1 mol O2,4 mol NaOH恰好与2 mol Cu(NO3)2反应生成2 mol Cu(OH)2沉淀；(4)依据4OH－－4e－===2H2O＋O2↑可知n(O2)＝n(OH－)＝n(H＋)＝×0.1×10－2mol＝×10－3mol；(5)Fe3＋先与Fe反应，Fe消耗完后再与Cu反应，Ⅰ中Fe、Cu均完全反应，Ⅱ中Fe完全反应，Cu部分反应，Ⅳ中固体减少的质量为5.6 g，而Ⅲ中固体减少的质量为5.8 g，所以Ⅲ中铜也参加了反应，剩余固体中只有铜；由Ⅳ、Ⅴ固体质量均减少5.6 g，说明Cu在Ⅳ、Ⅴ中均不参加反应，溶液中无Cu2＋。
11．答案：(1)便于控制反应的发生和停止
(2)停止加热时，防止倒吸或平衡压强(凡合理答案均可)
(3)品红溶液褪色
(4)验证Ⅱ：C G H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
验证Ⅲ：C(或F) 红(或蓝)
D 紫色褪去或变浅
解析：(1)图2装置除多了一个吸收装置外，还有一个可抽动的铁丝，然后抓住不同点进行分析即可；(4)验证Ⅱ首先加入KCSN溶液，验证溶液中无Fe3＋，然后再加入氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，进行鉴别，因为KMnO4溶液有颜色，所以不能作为此反应的氧化剂；验证Ⅱ首先加入KCSN验证溶液中有Fe3＋，然后再验证溶液中的Fe2＋，因为原溶液中有Fe3＋，所以不能用把Fe2＋氧化为Fe3＋，滴加KCSN进行鉴别的方法，所以只能用KMnO4溶液鉴别。
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