專題11 ：金屬知識規律

 

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【專題目標】（1）熟練掌握各種代表金屬的性質和反應現象

（2）綜合運用一些重要化合物的性質進行解題

（3）重點掌握Fe、Fe²⁺、Fe³⁺的相互轉變

【經典題型】

【例1】兩種金屬混合粉末15g，與足量的鹽酸反應時生成11.2L氫氣（標準狀況），符合上述情況的金屬混合物的是

     A.Mg和Al   B.Mg和Ag     C.Al和Zn      D.Fe和Zn

【點撥】由題知，若生成1mol氫氣，則需金屬混合物的質量為30g；對于選項中的各種金屬，分別只要生成1mol氫氣，一個質量大于30g，一個質量小于30g，即符合題意，不反應的按無窮大計算。所以該題答案為 B、C

【鞏固】由鋅、鐵、鋁、鎂四種金屬中的兩種組成的混和物10克，與足量的鹽酸反應產生的氫氣在標準狀況下為11.2升，則混和物中一定含有的金屬是
         A、鋅                    B、鐵                 C、鋁                 D、鎂

【答案】C

【例2】下圖中的每一方格表示有關的一種反應物或生成物,其中粗框表示初始反應物(反應時加入或生成的水,以及生成沉淀J時的其他產物均已略去).

 

請填寫下列空白:

(1)物質B是       ,F是        ,J是       .

(2)反應①的離子方程式是                                  .

【點撥】飽和食鹽水電解的產物是NaOH、Cl₂、H₂ 。由反應關系可知A為NaOH，B為Cl₂,C為H₂，G為HCl。再由F和HCl生成氫氣，且Cl₂+F→I,H+Cl₂→I可知F為變價金屬，不難推知F為Fe,H和I分別為FeCl₂和FeCl₃ ；最后注意理解D與H、I的反應。由題知D、E為NaCl、NaClO，通過上述分析可知D應為NaClO，有關反應為：I→J: Fe³⁺ + 3ClO^- + 3H₂O = Fe(OH)₃↓ + 3HClO ,發生了互促水解反應。而H→J是因為ClO^－有強氧化性，將Fe^2＋氧化為Fe^3＋，再發生I→J的反應。反應①的離子方程式是Cl₂ + 2OH^- = ClO^- + Cl^- + H₂O

    這是一道有一定難度的物質推斷題，涉及的知識面廣，考查了氯單質、氯化物、氯的含氧化合物、鐵元素的變價、鐵元素的化合物、鹽的水解及氧化性、電解等知識。除了考查知識外，還以上述知識為載體考查學生對學過的知識整理、歸納、分析的能力，對物質I和H的推斷論證考查了學生的思維的發散和收斂以及對元素知識的“升華”的能力。因而本題是當前知識、能力型高考試題中一個成功的典型。

【鞏固】在一定條件下可實現下圖所示物質之間的變化:

請填寫以下空白:

(1)孔雀石的主要成分是CuCO₃?Cu(OH)₂(堿式碳酸銅),受熱易分解.下圖中的F是      .

(2)寫出明礬溶液與過量NaOH溶液反應的離子方程式:         .

(3)圖中所得G和D都為固體,混和后在高溫下可發生反應,寫出該反應的化學方程式:             .

(4)每生成1摩D,同時生成       摩E.

【答案】(1)CO₂                       (2)Al³⁺ + 4OH^- = AlO^2- + 2H₂O 

   (3)3CuO + 2Al 3Cu + Al₂O₃            (4)3/4

【例3】將高嶺土（Al₂O₃?2SiO₂?H₂O）和純堿混合均勻，加熱熔融，冷卻后用水浸取熔塊，過濾并棄其殘渣，濾液用適量的鹽酸酸化，經過濾得到沉淀和含Al³⁺的濾液。

（1）高嶺土與純堿熔融時，發生的化學方程式是              最后得到的沉淀物是          

（2）取上述部分濾液用NaOH溶液處理，使Al³⁺_­全部轉化為含AlO₂^-的溶液（A溶液），另取部分原濾液（B溶液）與A溶液混合，欲使混合后溶液中的Al元素全部轉變成Al(OH)₃ 沉淀，若A溶液中含a mol AlO₂^-離子，B溶液中含b mol Al³⁺ 離子。

 ①當A、B溶液恰好完全反應，則a與b的關系是          

② 當Al³⁺剩余，則應通入       （氣體）為沉淀劑，其物質的量是          （用含a、b關系式表示，下同）

③ 當AlO₂^-剩余，則應通入      （氣體）為沉淀劑，其物質的量為         

（3）取上述含Al³⁺的濾液100mL，設物質的量濃度為c₁ mol?L^-1 ,逐滴加入 100mL

c₂ mol?L^-1 的NaOH溶液，當c₁、c₂滿足        關系時，反應先有沉淀生成，然后沉淀部分溶解，此時還有Al(OH)₃            mol

【點撥】本題（2）的第①問主要依據Al³⁺ + 3AlO₂^- + 6H₂O = 4 Al(OH)₃↓來解答，第②問欲使Al³⁺變成沉淀，則沉淀只能是Al(OH)₃，應加入堿性物質，溶于水呈堿性的氣體只有氨氣，第③問欲使AlO₂^- 變成Al(OH)₃沉淀，則應加入弱酸，所以通入的氣體是CO₂。所通氣體的物質的量涉及到過量計算。

 第（3）小題則考查了Al(OH)₃的兩性，Al(OH)₃能溶于強堿。

【答案】

（1）    SiO₂ + Na₂CO₃    Na₂SiO₃ + CO₂    Al₂O₃ + Na₂CO₃ 2NaAlO₂ + CO₂

（2）    ① a = 3b  ② NH₃  b - 3a  ③ CO₂  a - 1.5b

（3）    3c₁< c₂ < 4c₁    0.4c₁ ? 0.1c₂

【鞏固】下表為幾種鹽在不同溫度下的溶解度

 

0℃

10℃

20℃

30℃

40℃

NH₄HCO₃

11.9

15.8

21

27

―

NH₄Cl

29.4

33.3

37.2

41.4

45.8

NaCl

35.7

35.8

36

36.3

36.6

NaHCO₃

6.9

8.15

9.6

11.1

12.7

Na₂CO₃?H₂O

―

―

―

50.5

48.5

我國化學家候德榜教授根據在通常情況下，NaHCO₃的溶解度比NaCl、Na₂CO₃、NH₄Cl都小的性質，運用CO₂+NH₃+H₂O == NH₄HCO₃  NaCl+NH₄Cl == NaHCO₃¯+NH₄Cl
其步驟如下圖：
             
       試回答：
       (1)步驟(III)中過濾所得晶體A的化學式     ，固體殘留物B的化學式      
       (2)(I)、(II)步驟的順序不能顛倒，其原因是                           
       (3)步驟(V)從濾液中分離出來的晶體C的化學式為        ，根據溶解度說明為什么在冷卻情況下可以將晶體C從濾液中分離出來                    

【答案】（1）NaHCO₃ ；Na₂CO₃

（2）二氧化碳在水中的溶解度小，先通氨氣飽和，再通二氧化碳，可大大增加二氧化碳的溶解量，從而使后續過程中能生成更多的產物

（3）NH₄Cl；在高溫下，氯化鈉的溶解度比氯化銨小，而在冷卻的情況下，氯化銨的溶解度反而比氯化鈉小，從而使它從溶液中分離出來

 

【隨堂作業】

1.將過氧化鈉投入到氯化亞鐵溶液中,可觀察到的現象是

      A.最終生成白色沉淀            B.最終生成紅褐色沉淀

      C.有氣泡產生                  D.無變化

2．下列有關純鐵的描述正確的是

A.  熔點比生鐵的低

B.  與相同濃度的鹽酸反應生成氫氣的速率比生鐵的快

C.  在潮濕空氣中比生鐵容易被腐蝕

D.  在冷的濃硫酸中可鈍化

3．相同條件下，將Mg、Al、Fe分別投入質量相等且足量的稀硫酸中，反應結束后三種溶液的質量相等，則投入的Mg、Al、Fe質量關系為

A. Mg>Al>Fe    B. Fe> Al> Mg   C. Fe> Mg>Al   D. Al>Mg>Fe

4.a升CO₂氣體通過足量Na₂O₂所得的氣體與b升NO相混和時,可得到c升氣體(相同狀況),以下表達式中錯誤的是 
          A.若a<b,則c<0.5(a+b)       B.若a>b,則c=0.5(a+b)

      C.若a=b,則c=0.5(a+b)        D.若a<b,則c>0.5(a+b)

5.已知原子量：Li-6.9     Na-23    K-39      Rb-85。今有某堿金屬M及其氧化物M₂O組成的混和物10.8克，加足量水充分反應后，溶液經蒸發和干燥得固體16克。據此可確定堿金屬M是
         A.Li                 B.Na             C.K                            D.Rb

6．在由FeO、Fe和Fe₂O₃ 組成的混和物中加入100mL2mol/L的鹽酸，恰好使混和物完全溶解，并放出448mL氣體（標況），此時溶液中無Fe³⁺，則下列判斷正確的是
         A、混和物里三種物質反應時消耗鹽酸的物質的量之比為1：1：3
         B、反應后所得溶液中的Fe²⁺與Cl^-物質的量之比為1：2
         C、混和物里，FeO的物質的量無法確定，但Fe比Fe₂O₃的物質的量多
         D、混和物里，Fe₂O₃的物質的量無法確定，但Fe比FeO的物質的量多

7.在2升Fe₂(SO₄)₃和CuSO₄組成的混和液中,加入30克純鐵粉,最后得到2升0.25摩/升的FeSO₄溶液及26克固體混和物,則原混和物中Fe₂(SO₄)₃的物質的量濃度為

A.0.1摩/升   B.0.01摩/升   C.0.05摩/升    D.0.5摩/升

8.有Na₂CO₃、NaHCO₃、CaO和NaOH組成的混和物27.2克，把它們溶于足量的水中充分反應后，溶液中Ca²⁺、CO₃^2-、HCO₃^-均轉化為沉淀，將反應器內水分蒸干，最后得到白色固體物質共29克，則原混和物中Na₂CO₃的質量是

        A.10.6克          B.5.3克          C.5.9克          D.無法確定

9.將a摩鈉和a摩鋁一同放入m克水(足量)中，所得溶液的密度為d克/毫升，該溶液的質量百分比濃度為

         A.        B.          C.             D.

10.向盛有25毫升0.2摩/升的Na₂CO₃溶液的試管中緩緩滴入0.1摩/升鹽酸75毫升,且邊加邊振蕩，則在標況下,產生CO₂氣體的體積為         mL

11.2.1克平均式量為7.2的CO和H₂組成的混和氣體在足量的氧氣中充分燃燒后，立即通入足量的Na₂O₂粉未中，待反應完全后，粉未質量可增加         g
12．實驗室有CuO和Cu粉的混合物。請你利用給出的實驗儀器及試劑，設計兩種測定該樣品（已稱得其質量為m克）中氧化銅質量分數的方法，并填寫表格中的有關內容。

實驗

方法

實驗過程中所發生反應的

化學方程式

實驗所用儀器

（用編號表示）

實驗需直接測定的有關物理量

（用文字說明）

1

 

 

 

2

 

 

 

實驗可能用到的主要儀器：

①托盤天平   ②啟普發生器    ⑧硬質玻璃管    ④泥三角    ⑤燒杯

⑥坩堝   ⑦酒精燈   ⑧玻棒    ⑨漏斗    ⑩干燥管

實驗可能用到的試劑：

a．鋅粒    b．稀硫酸    c．氯化鈉溶液    d，濃硫酸

13. 現有鐵和銅組成的合金共a摩爾，其中銅的物質的量分數為x，研成粉未狀后全部投入含b摩爾HNO₃的稀溶液中，微熱使其充分反應，且HNO₃的還原產物只有NO。試回答下列問題：
（1）用微粒符號填寫下列空白（列舉出全部可能出現的情況）

 

①

②

③

④

⑤

⑥

殘留固體成份

 

 

 

 

 

 

溶液中的金屬離子

 

 

 

 

 

 

       （2）當溶液中金屬離子只有Fe²⁺、Cu²⁺時，則b的取值范圍是（用a、x表示）                  。
（3）當x=0.5，溶液中Fe³⁺和Fe²⁺的物質的量相等，在標準狀況下共產生672毫升NO氣體，求a和b的值（寫出計算過程）。

14. 向明礬[KAl(SO₄)₂?12H₂O]溶液中逐滴加入Ba(OH)₂溶液至過量。
       （1）當明礬為1摩爾時，試在圖中畫出生成的每種沉淀物質的量隨Ba(OH)₂物質的量變化的曲線（表明化學式）
                                  
       （2）當向體積為a升，濃度為Mmol/L的明礬溶液中滴加b升、Nmol/L的Ba(OH)₂溶液時，用含a、M、N的代數式表示：
       ①當b滿足           時，沉淀的總物質量最大
       ②當b滿足           時，沉淀的總質量最大
       （3）若向含m摩KAl(SO₄)₂的溶液中加入含n摩爾Ba(OH)₂溶液，試討論取不同范圍值時，沉淀中各組分的物質的量是多少？
      

【答案】

1.BC   2.D   3.D   4.A   5.B   6.BC  7.C   8.A   9.C

10.56mL      11. 2.1g

12.

實驗方法

實驗過程中所發生
反應的化學方程式

實驗所用儀器

（用編號表示）

實驗需直接測定的

有關物理量

（用文字說明）

1

H₂SO₄＋Zn→ZnSO₄＋H₂↑

H₂＋CuOCu＋H₂O

①②③⑦

實驗前樣品和硬質玻璃管的總質量（或硬質玻璃

管的質量）

實驗后Cu及硬質玻璃管的總質量

2

H₂SO₄＋CuO→CuSO₄＋H₂O

①⑤⑧⑨

過濾后剩余固體的質量

3

2Cu＋O₂2CuO

①④⑥⑦⑧

實驗前坩堝與樣品總質量

（或坩堝質量）

實驗后坩堝與CuO總質量

13.(1)

 

①

②

③

④

⑤

⑥

殘留固體成份

Fe  Cu

Cu

Cu

―

―

―

溶液中的金屬離子

Fe²⁺

Fe²⁺

Fe²⁺ Cu²⁺

Fe²⁺ Cu²⁺

Fe²⁺ Fe³⁺ Cu²⁺

Fe³⁺ Cu²⁺

(2)          (3)  a=0.04   b=0.12

14.（1）

                           
（2）①當a×M×1.5=bN時，沉淀總量最多
          ②當bN³2aM時，沉淀總質量最大
（3）①n³2m時，BaSO₄=2m（摩），Al(OH)₃=0（摩）
              ②1.5m£n£2m時，BaSO₄=n（摩），Al(OH)₃=m-(2n-3m)=4m-2n（摩）
      ③n£1.5m時，BaSO₄=n（摩），Al(OH)₃=（摩）