新人教版高中化学必修第一册第三章铁金属材料章末整合提升作业含解析 练习

第三章　铁　金属材料

章末整合提升

1.知识网络

2.思维发展

(1)铁及其化合物。

(2)铝及其化合物。

(3)物质的量在化学方程式计算中的应用。

专题1　化学计算中的常用方法

1.守恒法

2.差量法

根据反应前后物质的有关物理量发生的变化,找出所谓“理论差量”,该差量的大小与反应物的有关量成正比。差量法就是借助这种比例关系,解决一定量变的计算方法。

如Fe+CuSO4Cu+FeSO4　固体质量增加量

　56 g　　　　64 g　　　　64 g-56 g=8 g

　 x　　　　　　　　　　　　m g

则=,x=7m g。

3.关系式法

当已知物和未知物之间是靠多个反应来联系时,只需直接确定已知量和未知量之间的比例关系,即“关系式”。

(1)根据化学方程式确定关系式。

如:把CO还原Fe2O3生成的CO2通入足量澄清石灰水中,求生成沉淀的量。

发生反应的化学方程式:

3CO+Fe2O32Fe+3CO2,CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O。

则关系式为3CO~3CO2~3CaCO3,即CO~CaCO3。

(2)根据原子守恒确定关系式。

上述例子中也可直接根据碳原子守恒得出CO~CaCO3。

4.极值法——极端假设的计算方法

极值法就是将复杂的问题假设为处于某一个或某两个极端状态,并站在极端的角度分析问题,求出一个极值,推出未知量的值,或求出两个极值,确定未知量的范围,从而使复杂的问题简单化。

其主要应用于:

(1)判断混合物的组成。

把混合物看成某组分的纯净物进行计算,求出最大值、最小值,再进行分析讨论。

(2)判断生成物的组成。

把多个平行反应看作逐个单一反应。

【例1】(1)在托盘天平的两盘放上质量相等的A、B两烧杯,调至平衡,然后分别倒入质量相等的足量盐酸,继而在A、B两烧杯中放入下述各组物质,结果天平仍保持平衡的是　　　　(填字母,下同)。 

A.0.5 mol Na和0.5 mol Mg

B.0.1 mol Zn和0.1 mol Al

C.8.4 g MgCO3 和8.4 g NaHCO3

D.10 g CaCO3和10 g Na2CO3

(2)有一份在空气中放置过的KOH固体,经分析知其中含水7.12%、K2CO3 2.88%、KOH 90%,若将1 g此样品加入46.00 mL 1 mol·L-1盐酸中,过量的酸再用1.07 mol·L-1 KOH溶液中和,蒸发中和后的溶液可得固体质量为　　　　。 

A.1.71 g B.3.43 g

C.5.14 g D.6.86 g

(3)某温度时CuSO4的溶解度是25 g,若温度不变,将32 g无水CuSO4粉末撒入 m g水中,形成饱和溶液并有CuSO4·5H2O晶体析出时,则m的取值范围是　　　　。 

A.18≤m≤128 

B.36≤m≤180

C.18<m<128 

D.36<m<180

【思维提示】(1)以计算反应后溶液增加的质量(Δm)为切入点。

A项,0.5 mol Na(11.5 g)可制取H2 0.25 mol(0.5 g),反应后溶液增加的质量为11.5 g-0.5 g=11 g,0.5 mol Mg(12 g)可制取H2 0.5 mol(1 g),反应后溶液增加的质量为12 g-1 g=11 g,所以可以保持平衡,同理推测B项不能保持平衡;C项,

MgCO3+2HClMgCl2+H2O+CO2↑　 Δm

84 g　　　　　　　　　　　44 g　　40 g

8.4 g　　　　　　　　　　　　　　4 g

NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑　 Δm

84 g　　　　　　　　　　 44 g　　40 g

8.4 g　　　　　　　　　　　　　　4 g

反应后溶液增加的质量相同,可以保持平衡,同理推测D项不能保持平衡。

(2)此题中发生的反应很多,但仔细分析可知:蒸发溶液后所得固体为氯化钾,其Cl-全部来自盐酸中的Cl-,在整个过程中Cl-守恒,即n(KCl)=n(HCl),可得B项正确。

(3)m g水一部分作为溶剂水,一部分作为结晶水。可采用极值思想,用假设的方法讨论m的上限和下限,从而确定m的取值范围。

答案: (1)AC　(2)B　(3)C

专题2　平均值法解决混合物的组成问题

1.平均值法及其优点

平均值法就是根据两组分物质的某种平均值来推断两物质范围的解题方法。

平均值法所依据的数学原理是xA<x<xB ,只要知道x,便可判断xA和xB的取值范围,从而实现速解巧解。

2.解题关键

平均值法解题的范围很广,适用于二元混合物的有关计算,特别适合于缺少数据而不能直接求解的混合物判断题。其关键是通过平均值确定范围,很多考题需要先根据条件确定平均值,然后再作出判断。

平均值法常用于判断混合物的组成、混合物中各组分含量的计算等。

(1)平均摩尔电子质量法。

摩尔电子质量是指某物质在反应中转移1 mol电子所引起的质量改变。通常指在反应中提供单位物质的量的电子所需要的物质的质量,单位:g/(mol e-)。平均摩尔电子质量:某混合物在反应中共转移1 mol电子所引起的质量改变。

计算思路:

已知条件—平均摩尔电子质量—单一组分的摩尔电子质量—得出答案。

(2)平均分子式法。

对于混合物来说,其“平均分子式”也可以通过计算1 mol该混合物中各原子的物质的量来确定。如由CH4和C2H6组成的混合气体,通过计算1 mol该混合物中碳原子的物质的量(x)和氢原子的物质的量(y)来确定其平均分子式“CxHy”,且1<x<2、4<y<6。

【例2】某合金15 g,在足量氯气中充分燃烧,反应后固体质量增加了35.5 g,则合金的组成可能是              ()

A.Fe、Al B.Mg、Al

C.Cu、Zn D.Fe、Zn

【思维提示】在此反应中,Fe、Mg、Al、Cu、Zn的摩尔电子质量分别为18.67 g/(mol e-)、12 g/(mol e-)、9 g/(mol e-)、32 g/(mol e-)、32.5 g/(mol e-),固体增加的质量即为Cl原子的质量,35.5 g Cl原子为1 mol,转移1 mol电子,所以合金的平均摩尔电子质量为15 g/(mol e-),由平均值思想可知A项正确。

答案:A

专题3　定量测定合金组成与含量的两种方法

1.定量集气法

定量集气法是指通过测定合金中某种物质溶于酸或碱溶液时所产生的气体的量,应用化学方程式或关系式来判断合金的组成。其操作要点和注意事项有保证装置的气密性良好,注意收集气体的读数方法。

测量气体体积的装置有以下几种:

A                        B               C

D                    E                    F

2.沉淀法

沉淀法测定物质含量是常用的一种方法,采用沉淀法时涉及的基本实验操作和主要问题有称量、溶解(溶解试剂)、沉淀(重点是沉淀剂的选择)、过滤、沉淀的洗涤、沉淀的干燥、称量及数据的处理(包括测定结果的误差分析)。

【例3】某学习小组用如图所示装置测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量。

请回答下列问题:

(1)A中试剂为　　　　　　。 

(2)实验前,先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻,其目的是　。 

(3)检查装置气密性,将药品和水装入各仪器中,连接好装置后,需进行的操作还有:①记录C的液面位置;②将B中剩余固体过滤、洗涤、干燥、称重;③待B中不再有气体产生并恢复至室温后,记录C的液面位置;④由A向B中滴加足量试剂。上述操作的顺序是　　　　(填序号);记录C的液面位置时,除平视外,还应　                     。  

(4)B中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　。 

(5)若实验中铝镁合金的质量为a g,测得氢气体积为b mL(已换算为标准状况),B中剩余固体的质量为c g,则铝的相对原子质量为　　　　　　　　　　　　　　(用含a、b、c的式子表示)。 

(6)实验过程中,若未洗涤过滤所得的不溶物,则测得铝的质量分数将　　　(填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。  

【思维提示】本题考查了混合物中成分质量分数的测定,掌握镁、铝性质是关键,铝能与碱(如NaOH溶液)反应放出氢气,而镁不能。铝、镁的表面容易形成氧化膜。学会阅读、分析实验中的关键点便能轻松作答。

答案: (1)NaOH溶液　(2)除去铝镁合金表面的氧化膜　(3)①④③②　使D和C的液面相平　(4)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑　(5)　(6)偏小