资料中包含下列文件，点击文件名可预览资料内容
还剩52页未读，
继续阅读
所属成套资源：全套苏教版(2019)高中化学必修第二册专题课时学案
成套系列资料，整套一键下载
苏教版高中化学必修第二册专题9金属与人类文明课时学案
展开
这是一份苏教版高中化学必修第二册专题9金属与人类文明课时学案，文件包含专题整合docx、第一单元金属的冶炼方法docx、第1课时反应的合理选择docx、第三单元金属材料的性能及应用docx、第2课时反应条件的控制docx等5份学案配套教学资源，其中学案共166页， 欢迎下载使用。
专题整合
一、金属的冶炼
1.常用方法
2.其他方法
[典例1] 下列关于金属冶炼方法的叙述不正确的是 ( )
选项
金属
存在形式
冶炼方法
A
铜
化合态
铁的金属性比铜强,可将铁与CuSO4溶液反应冶炼铜
B
银
化合态
银的金属性弱,用加热Ag2O的方法冶炼
C
铁
化合态
铝的金属性比铁强,可用铝热法炼铁
D
钠
化合态
钠的金属性强,一般的还原剂很难将其还原出来,所以用电解饱和NaCl溶液的方法冶炼
解析:一般用电解熔融NaCl的方法来制取钠,而电解饱和食盐水得到的是NaOH、H2和Cl2。
答案:D
[跟踪训练1] 下列有关金属的工业制法正确的是( B )
A.制钛:用金属钠置换氯化钛(TiCl4)溶液中的钛
B.炼铁:用CO在高温下还原铁矿石中的铁
C.制钠:以海水为原料制得精盐,再电解纯净的NaCl溶液
D.炼铜:电解精炼黄铜矿得到纯度为99.9%的铜
解析:将金属钠投入氯化钛溶液中,钠先与水反应,故应用金属钠与熔融的氯化钛反应,来制取金属钛,故A错误;工业制铁是CO还原铁矿石:3CO+Fe2O32Fe+3CO2,故B正确;工业制钠是电解熔融的NaCl:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑,而电解纯净的NaCl溶液:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,得不到钠,故C错误;黄铜矿(主要成分为CuFeS2)经过冶炼后得到粗铜,粗铜进行电解,经电解精炼得到99.9%的铜,故D错误。
二、铝热反应
1.铝热反应的引燃剂为镁条,助燃剂为氯酸钾。
2.铝热剂为混合物,是由铝粉和金属氧化物(Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5、MnO2等)粉末组成的。
3.铝热反应的实质是铝为还原剂,金属氧化物为氧化剂,铝将金属阳离子还原为金属单质,为置换反应。
4.铝热反应具有剧烈燃烧、放出大量的热、新生成的液态金属单质易与Al2O3(固态)分离等特点。
[典例2] 下列关于铝热反应的说法错误的是( )
A.铝热反应中的还原剂是铝粉
B.铝热剂是纯净物
C.铝与Fe2O3可组成铝热剂
D.铝热反应是放热反应
解析:Al和Fe2O3可组成铝热剂,铝热剂属于混合物,其中铝作还原剂,铝热反应是放热反应。
答案:B
[跟踪训练2] 通常把铝粉与某些金属氧化物的混合物称为铝热剂,下列氧化物中不能与铝粉发生铝热反应的是( A )
A.MgO B.Fe3O4
C.MnO2 D.V2O5
解析:铝能还原比铝活动性弱的金属的氧化物。若是比铝活动性强的金属,其氧化物不能被还原。
三、Fe3+与Fe2+相互转化时离子种类的判断
依据氧化性Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+,还原性Fe2+
A.只有Fe2+和Cu2+
B.一定有Fe2+、Cu2+,可能有Fe3+
C.一定有Fe2+,可能有Cu2+
D.只有Fe2+
解析:混合粉末中加入过量的稀硫酸反应后,仍有红色固体铜存在,说明所得溶液中一定有Fe2+,一定没有Fe3+,可能含有Cu2+,C正确。
答案:C
[跟踪训练3] 已知Cu+2Fe3+2Fe2++Cu2+。向FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入一定量的铁粉,充分反应后仍有固体存在,则下列判断不正确的是( D )
A.加入KSCN溶液一定不变血红色
B.溶液中一定含Fe2+
C.剩余固体中一定含Cu
D.溶液中一定含Cu2+
解析:由题干离子方程式知,溶液中一定不含有Fe3+,则加入KSCN溶液一定不变血红色,A正确;溶液中一定不含有Fe3+,则溶液中一定含有铁元素,所以溶液中一定含Fe2+,B正确;由于Fe与Cu2+不共存,所以剩余固体中一定含Cu,C正确;若剩余固体中含有Fe,则溶液中一定不含Cu2+,D不正确。
四、实验探究Fe3+与Fe2+的性质
1.Fe2+具有强还原性,弱氧化性,其中还原性:I->Fe2+>Br-,亚铁盐在溶液中遇到强氧化剂(如氯气、硝酸、酸性高锰酸钾溶液、溴水、过氧化氢等)时,一般能被氧化成铁盐。
2.Fe3+具有较强的氧化性,可跟Fe、Cu、SO2、H2S和HI等还原性物质反应,还原产物为Fe2+。
[典例4] 某同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。请回答下列问题。
(1)分别取一定量的氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成 0.1 mol·L-1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是 。
(2)甲同学取2 mL FeCl2溶液,加入几滴氯水,再加入 1滴 KSCN溶液,溶液变血红色,说明Cl2可将Fe2+氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为 。
(3)乙同学认为甲同学的实验不够严谨,该同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油,再于液面下依次加入1滴KSCN溶液和几滴氯水,溶液变血红色,煤油的作用是 。
(4)丙同学取10 mL 0.1 mol·L-1KI溶液,加入6 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液,振荡混合。取2 mL此溶液于试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置,CCl4层显紫色。写出发生反应的离子方程式: 。
(5)丁同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式: 。
解析:(1)铁和氯化铁反应生成氯化亚铁,在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是防止氯化亚铁被氧化。
(2)氯气具有氧化性,能氧化氯化亚铁为氯化铁,反应的离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。
(3)煤油不溶于水,密度比水小,分层后可以隔离溶液与空气接触,排除氧气对实验的影响。
(4)CCl4层显紫色,说明有单质碘生成,这是由于铁离子氧化碘化钾,发生反应的离子方程式为2Fe3++2I-2Fe2++I2。
(5)向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,说明过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子,反应的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O。
答案:(1)防止Fe2+被氧化 (2)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl- (3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响) (4)2Fe3++2I-2Fe2++I2 (5)H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O
[跟踪训练4] 某工程师为了从使用过的腐蚀废液(含有大量CuCl2、FeCl2和FeCl3,任意排放将导致环境污染及资源的浪费)中回收铜,并将铁的化合物全部转化为FeCl3溶液,作为腐蚀液原料循环使用,准备采用下列步骤:
(1)写出加入过量①时FeCl3溶液发生反应的离子方程式: 。
(2)检验废腐蚀液中是否含有Fe3+所需试剂名称为 ,反应的离子方程式为 。
(3)向②中加入NaOH溶液并长时间暴露在空气中,此过程的现象: ,
此转化的化学方程式: 。
(4)通入⑥发生反应的离子方程式: 。通入⑥的反应还可以改用加入过氧化氢和稀盐酸的方法,则发生反应的离子方程式: 。
解析:从含有CuCl2、FeCl2和FeCl3的溶液中回收铜,并得到FeCl3溶液,则①应是Fe,②为FeCl2,③是Cu、Fe混合物,④是盐酸,⑤中含FeCl2、HCl,⑥为Cl2。(1)①是Fe,Fe与FeCl3溶液反应产生FeCl2,发生反应的离子方程式:Fe+2Fe3+3Fe2+。(2)取少量废腐蚀液于试管中,滴加几滴KSCN溶液,若溶液变血红色,则证明原溶液中含有Fe3+,该反应的离子方程式为Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,则检验Fe3+的试剂是KSCN溶液,其名称为硫氰化钾溶液。(3)②中含有FeCl2,向其中加入NaOH溶液,发生反应产生Fe(OH)2白色沉淀,若长时间暴露在空气中,Fe(OH)2会被氧化产生红褐色Fe(OH)3,因此会看到反应产生白色沉淀,沉淀由白色迅速变为灰绿色,最后变为红褐色,此转化的化学方程式为FeCl2+2NaOHFe(OH)2↓+2NaCl;4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。(4)向FeCl2溶液中通入过量Cl2,发生反应:2FeCl2+Cl22FeCl3,该反应的离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-;若将Cl2改为加入H2O2和稀盐酸,在酸性条件下,Fe2+被H2O2氧化为Fe3+,H2O2被还原产生H2O,反应的离子方程式为2Fe2++2H++H2O22Fe3++2H2O。
答案:(1)Fe+2Fe3+3Fe2+
(2)硫氰化钾溶液 Fe3++3SCN-Fe(SCN)3
(3)产生白色沉淀,白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色 FeCl2+2NaOHFe(OH)2↓+2NaCl、4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
(4)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl- 2Fe2++2H++H2O22Fe3++2H2O
五、无机框图推断题的解题思维流程
[典例5] 已知A为常见的金属单质,根据如图所示的关系,下列叙述中正确的是( )
A.A为Fe,B为FeO
B.C→D溶液的颜色变化:浅绿色→棕黄色
C.④的离子方程式:Fe+Fe3+2Fe2+
D.⑤的离子方程式:4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
解析:由“红褐色固体”可知F是Fe(OH)3,从而得出A为Fe,“黑色晶体”B为Fe3O4,继而推出C为FeCl2,D为FeCl3,E为Fe(OH)2。⑤的离子方程式为Fe+2Fe3+3Fe2+,④的离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。
答案:B
[跟踪训练5] 如图所示物质的转化关系中,A是一种固体单质,E是一种白色沉淀。
请回答下列问题:
(1)B的化学式是 ,目前B已被用作 的主要原料。
(2)B和a溶液反应的离子方程式是 。
(3)A和a溶液反应的离子方程式是 。
(4)C和过量的盐酸反应的离子方程式是 。
解析:C与过量的盐酸反应生成白色沉淀E,则E可能是硅酸或氯化银,若E是氯化银,则C是硝酸银,A为银,则根据已有知识,银可以与硝酸反应生成硝酸银,而银与硝酸反应能生成三种产物,不符合框图中物质间的转化关系。则E只能为硅酸,则C为硅酸盐,A为硅,a溶液为强碱的水溶液,进一步推出B为二氧化硅。
答案:(1)SiO2 光导纤维
(2)SiO2+2OH-SiO32-+H2O
(3)Si+2OH-+H2OSiO32-+2H2↑
(4)SiO32-+2H+H2SiO3↓
[专题集训]
(以下选择题有1～2个选项符合题意)
1.下列关于金属冶炼的说法正确的是( D )
A.由于Al的活泼性强,故工业上采用电解熔融AlCl3的方法生产Al
B.可以用钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁
C.炼铁高炉中所发生的反应都是放热的,故无须加热
D.金属冶炼的本质是将化合态金属还原为游离态,冶炼方法由金属的活泼性决定
解析:由于Al的活泼性强,工业上采用电解Al2O3与冰晶石熔融混合物的方法生产铝,AlCl3是共价化合物,熔融状态下不导电,所以不用电解AlCl3的方法生产铝,A错误;钠是活泼金属,将Na加入氯化镁溶液中,Na先和水反应生成NaOH,NaOH再和氯化镁发生复分解反应,所以得不到Mg单质,可以采用电解熔融氯化镁的方法冶炼Mg,故B错误;炼铁高炉中C+CO22CO为吸热反应,C错误;金属冶炼的本质是将化合态金属还原为游离态,活泼金属采用电解法冶炼,不活泼的金属采用直接加热法冶炼,大部分金属的冶炼都是在高温下采用氧化还原反应法进行,D正确。
2.下列各试剂中,不能用来鉴别FeSO4和Fe2(SO4)3的是( C )
A.NaOH溶液 B.酸性KMnO4溶液
C.BaCl2溶液 D.KSCN溶液
解析:FeSO4溶液遇NaOH溶液生成白色沉淀,并迅速变为灰绿色,最后变成红褐色,Fe2(SO4)3与NaOH溶液生成红褐色沉淀,可鉴别,故A不符合题意;亚铁离子能使酸性KMnO4溶液褪色,可鉴别,故B不符合题意;两者均与氯化钡溶液反应生成白色沉淀硫酸钡,不能鉴别,故C符合题意;加入KSCN溶液呈血红色的是硫酸铁,没有明显现象的是硫酸亚铁,可鉴别,故D不符合题意。
3.将铁粉放入由盐酸、MgCl2溶液、FeCl3溶液、CuCl2溶液组成的混合液中,充分反应后,铁粉有剩余,则溶液含有的大量的阳离子是( D )
A.Cu2+和Fe2+ B.H+和Cu2+
C.Fe3+和Fe2+ D.Fe2+和Mg2+
解析:铁粉有剩余,说明一定没有Fe3+、Cu2+和氢离子,而溶液中的镁离子不会和铁单质发生反应,则溶液中含有的阳离子是Fe2+和Mg2+。
4.某氯化铁样品中含有少量FeCl2杂质,现要测定其中铁元素的质量分数,实验按如图步骤进行:
请根据流程,回答以下问题:
(1)检验沉淀是否已经洗涤干净的操作是 。
(2)若坩埚质量是W1 g,坩埚与加热后固体总质量是W2 g,则样品中铁元素的质量分数为 ;若称量准确,最终测得铁元素的质量分数偏大,则造成误差的原因可能是 (写出一种原因即可)。
解析:(1)滤液中存在氯化铵,可用硝酸酸化的硝酸银溶液,检验最后一次洗涤液中是否存在氯离子,以判断沉淀是否洗净,方法是取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,若无沉淀生成,则证明原沉淀已洗涤干净。
(2)因铁元素质量守恒,即红棕色固体中的铁就是样品中的铁,25 mL溶液中得到的Fe2O3中铁元素的质量为(W2-W1)×112160(g),则样品中铁元素的质量分数是(W2-W1)×112×10160a×100%=700(W2-W1)a%;若氢氧化铁固体加热时,未充分反应变为Fe2O3,则最终测得铁元素的质量分数偏大。
答案:(1)取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,若无沉淀生成,则证明原沉淀已洗涤干净
(2)700(W2-W1)a% 氢氧化铁固体加热(灼烧)时,未充分反应变为Fe2O3
5.实验室铝热反应的实验装置如图所示:
(1)下面放置盛细沙的 (填名称)。
(2)镁条的作用是 。
(3)写出该反应的化学方程式: ,在冶金工业上也常用这一反应原理来冶炼 (填字母)。
A.不活泼金属 B.较活泼金属
C.稀有金属 D.高熔点金属
(4)已知下表数据:
物质
Al
Al2O3
Fe
Fe2O3
熔点/℃
660
2 054
1 535
1 462
沸点/℃
2 467
2 980
2 750
-
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能使铁熔化,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 ,当观察到 时,反应的离子方程式是 。
③实验室欲溶解此熔融物,最好选用下列试剂中的 (填字母)。
A.浓硫酸 B.稀硫酸
C.稀硝酸 D.NaOH溶液
解析:(1)用蒸发皿盛细沙,作用是防止蒸发皿炸裂。
(2)镁条燃烧放出热量,使氯酸钾分解,且在高温下促使氧化铁粉末和铝粉发生剧烈反应。
(3)该反应为2Al+Fe2O32Fe+Al2O3,铝热反应放出大量的热量,使被还原的金属处于熔融状态,利用铝热反应可以冶炼比铝不活泼的高熔点金属。
(4)①因该反应放出大量的热,能够使置换出的铁以液态析出,而铝的熔点比铁的低,易混杂在铁水中,冷却后得到合金。②铝能够与氢氧化钠溶液反应产生氢气,而铁不能与氢氧化钠溶液反应,可用氢氧化钠溶液检验块状熔融物中是否含有金属铝。③A、C中物质与熔融物反应,产生污染空气的气体,而D中氢氧化钠溶液只能溶解铝,只有稀硫酸最合适。
答案:(1)蒸发皿 (2)镁条燃烧放出热量,使氯酸钾分解,且在高温下促使氧化铁粉末和铝粉发生剧烈反应
(3)2Al+Fe2O32Fe+Al2O3 D
(4)①合理 ②NaOH溶液 有气泡产生2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2↑ ③B
专题9 检测试题
选题表
难易度
知识点
易
中
难
金属的冶炼方法
2,3,9
铁及其化合物
的性质与应用
6,8
11,12,14
16
金属材料的性能与应用
4,7
合金及其应用
5,10
15
17
综合应用
1
13
18,19,20
一、单项选择题(共10小题,每小题2分,共20分,每小题只有一个正确选项)
1.化学在生产和生活中有重要的应用。下列说法正确的是( C )
A.电解饱和食盐水可冶炼金属钠
B.氧化钠可用于呼吸面具
C.铝热反应中的铝热剂是混合物
D.电解熔融AlCl3用于冶炼金属铝
解析:工业上用电解熔融NaCl的方法冶炼金属钠,A错误;过氧化钠与CO2和水反应生成氧气,过氧化钠可用于呼吸面具,B错误;铝粉和金属氧化物的混合物称为铝热剂,铝热剂是混合物,C正确;工业上采用电解熔融Al2O3的方法冶炼铝,D错误。
2.下列有关金属的工业制法的说法中,正确的是( C )
A.以海水为原料制得精盐,再电解精盐的水溶液制取钠
B.以海水、石灰乳等为原料,经一系列过程制得氧化镁,用H2还原氧化镁制得镁
C.以铁矿石、焦炭、空气、石灰石等为原料,通过反应产生的CO在高温下还原铁矿石制得铁
D.从铝土矿中获得氧化铝再制得氯化铝固体,电解熔融的氯化铝得
到铝
解析:工业制钠是电解熔融NaCl,2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑,而电解NaCl溶液的反应方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,得不到钠,A错误;镁的还原性比氢气的还原性强,不能用氢气还原MgO制取镁,工业制镁是电解熔融MgCl2,MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑,B错误;工业上常用CO在高温下还原铁矿石中的Fe2O3来炼铁,C正确;因为熔融状态下AlCl3不导电,所以从铝土矿中获得氧化铝,再电解熔融的Al2O3来获取金属铝,D错误。
3.在冶金工业上,通常均不能用化学还原剂制得的一组金属是( A )
A.Na、K、Mg、Al B.Zn、Fe、Cu、Ag
C.Na、K、Zn、Fe D.Mg、Al、Zn、Fe
解析:不能用化学还原剂制得的金属是一些非常活泼的金属,如Na、K、Mg、Al等。
4.下列有关金属及金属材料的说法不正确的是( B )
A.合金的性能一般优于纯金属
B.碳素钢是目前用量最大的合金,碳素钢在空气中比纯铁耐腐蚀
C.酒精灯加热铝箔至熔化,铝并不滴落,说明铝表面生成一层致密的氧化膜
D.用金属铝与V2O5反应冶炼钒,主要是因为铝的还原性比钒强
解析:合金与组成它的成分相比,一般具有熔点低、硬度大、抗腐蚀性强等方面的优点,性能一般优于纯金属,A正确;碳素钢在空气中更容易形成原电池,发生电化学腐蚀,所以碳素钢在空气中比纯铁耐腐蚀性差,B不正确;将一片铝箔置于酒精灯外焰上灼烧生成氧化铝,氧化铝的熔点高,包裹在Al的外面,所以铝箔熔化但不滴落,C正确;铝热反应可冶炼高熔点金属,可用金属铝与V2O5在高温下冶炼钒,铝作还原剂,常温下不反应,D正确。
5.蛟龙号载人潜水器的外壳是耐超高压的钛合金。下列有关合金的说法中正确的是( D )
A.钛合金是一种新型的金属单质
B.钛合金的熔点比成分金属的低,硬度小
C.钛合金的化学性质与钛单质相同
D.青铜、碳素钢、合金钢和硬铝均是合金
解析:合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质,不属于新型金属单质,A错误;合金的熔点一般比成分金属的熔点低,但硬度大,B错误;合金的化学性质与其成分金属的化学性质是相同的,钛合金除具备钛单质的化学性质外,还具有其他成分的化学性质,C错误。
6.下列试剂中,不能用于鉴别Fe2+和Fe3+的是( B )
A.NaOH溶液 B.稀硫酸
C.KSCN溶液 D.酸性KMnO4溶液
解析:氢氧化钠溶液与铁离子生成红褐色沉淀,与亚铁离子生成白色沉淀,迅速变成灰绿色,最后变为红褐色,A正确;稀硫酸与铁离子和亚铁离子都不反应,B错误;铁离子与KSCN溶液反应生成血红色溶液,C正确;亚铁离子能使酸性高锰酸钾溶液褪色,D正确。
7.放在手心就能熔化的稀有金属镓,其沸点为2 403 ℃,更奇妙的是镓熔化后在-120 ℃仍不易凝固;在常温下几乎不与氧气和水反应,但能溶于强酸和强碱;与其他金属熔合可改善合金性能;与硫、硒等非金属化合可生成优质的半导体材料。下列有关镓的性质和用途的叙述错误的是( A )
A.镓的熔点高
B.镓的性质与铝类似
C.镓能够与盐酸反应生成气体
D.镓可与多种金属形成合金
解析:从题给信息可知镓的熔点低。
8.下列物质间的转化不能通过一步化合反应实现的是( B )
A.Fe→FeCl3 B.FeCl2→Fe(OH)2
C.FeCl3→FeCl2 D.Fe→Fe3O4
解析:铁与氯气生成氯化铁是化合反应,A正确;氯化亚铁与氢氧化钠溶液或氨水生成氢氧化亚铁,不是化合反应,B错误;铁与氯化铁生成氯化亚铁是化合反应,C正确;铁与氧气生成四氧化三铁是化合反应,D正确。
9.《五金·铁》中记载:“若造熟铁,则生铁流出时相连数尺内,低下数寸,筑一方塘,短墙抵之。其铁流入塘内,数人执柳木棍排立墙上……众人柳棍疾搅,即时炒成熟铁。”下列说法不正确的是( B )
A.金属冶炼方法由金属活动性决定
B.熟铁是纯净物,生铁是混合物
C.炒铁是为了降低铁水中的碳含量
D.该法与近代往生铁水中吹空气炼钢异曲同工
解析:活泼性不同的金属,其冶炼方法不同,即金属冶炼方法由金属活动性决定,A正确;炒铁过程中降低了铁水中的碳含量,从而将生铁转化成熟铁,C正确;该冶炼方法和近代往生铁水中吹空气炼钢类似,都是利用空气中的氧气,将碳氧化成碳的氧化物,从而降低铁水中的碳含量,D正确。
10.“神舟八号”与“天宫一号”的成功对接,标志着中国的航空铝材处于世界领先的行列。下列关于铝合金的说法中错误的是( D )
A.铝合金是一种混合物,它比纯铝的熔点低
B.高温铝液易被氧化,铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼
C.镁铝合金耐腐蚀,但能被烧碱(NaOH)腐蚀
D.镁铝合金在盐酸中无法溶解
解析:合金均为混合物,一般来说,合金的熔点比成分金属的熔点低,A正确;在熔剂层覆盖下熔炼,可隔绝空气,防止高温铝液被O2氧化,B正确;镁铝合金中的铝能与NaOH溶液反应,C正确;合金中的Mg、Al均能与盐酸反应,D错误。
二、不定项选择题(共5小题,每小题4分,共20分,每小题有1～2个选项符合题意)
11.已知下述三个实验均能发生化学反应:
①
②
③
将铁钉放入硫酸铜溶液中
向硫酸亚铁溶液中滴入几滴氯水
将铜丝放入氯化铁溶液中
下列判断正确的是( AD )
A.实验①中铁钉只作还原剂
B.实验②中Fe2+既显氧化性又显还原性
C.实验③中发生的是置换反应
D.上述实验证明氧化性:Fe3+>Cu2+>Fe2+
解析:实验①中铁钉作还原剂,氧化性Cu2+>Fe2+;实验②中Fe2+只表现还原性;实验③中反应为2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2,不是置换反应,分析可知,氧化性Fe3+>Cu2+。综上可知氧化性Fe3+>Cu2+>Fe2+,故A、D正确,B、C错误。
12.现有AgNO3、KSCN、稀H2SO4、NaOH 4种无色溶液,只要加入下列试剂中的一种,就可以把它们区别开来,则这种试剂是( D )
A.FeCl2 B.Fe(NO3)3
C.Fe D.FeCl3
解析:FeCl2溶液与AgNO3溶液可产生白色沉淀,与NaOH溶液产生的白色沉淀迅速转变为灰绿色,最后转变为红褐色,但与稀H2SO4溶液和KSCN溶液无明显现象,A不符合题意;Fe(NO3)3溶液与KSCN溶液反应得血红色溶液,与NaOH溶液立即产生红褐色沉淀,但与AgNO3溶液、稀H2SO4溶液无明显现象,B不符合题意;Fe与AgNO3溶液、稀H2SO4溶液反应且现象不同,但与KSCN溶液、NaOH溶液无明显现象,C不符合题意;FeCl3溶液与AgNO3溶液反应产生白色沉淀,与KSCN溶液反应得血红色溶液,与NaOH溶液反应得红褐色沉淀,与稀H2SO4溶液无明显现象,D符合题意。
13.FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉,充分反应后仍有固体存在,则下列判断不正确的是( C )
A.加入KSCN溶液一定不变红色
B.溶液中一定含Fe2+
C.溶液中一定含Cu2+
D.剩余固体中一定含铜
解析:氧化性Fe3+>Cu2+,向氯化铁和氯化铜混合溶液中加少量铁粉,铁先与氯化铁反应,无固体生成,铁再与氯化铜反应,生成氯化亚铁和铜,所以固体中一定有铜,可能有铁。溶液中不可能有Fe3+,一定有Fe2+,当铁过量时,溶液中无Cu2+。综上所述,C不正确。
14.有关铁的化合物的说法中,错误的是( AC )
A.Fe(OH)2是一种黑色固体,不稳定,在空气中易被氧化转变为红褐色
B.由图示操作可制取Fe(OH)2
C.Fe3O4、Fe(OH)3都可以铁为原料直接与其他物质化合制得
D.Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明,能发生丁达尔效应
解析:Fe(OH)2是一种白色固体,A错误;煤油能减少FeSO4溶液与氧气接触,可以避免试管中部分氧气对氢氧化亚铁的氧化,B正确;铁在氧气中燃烧可直接化合生成Fe3O4,Fe(OH)3不可由铁单质直接化合生成,C错误;Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明,能发生丁达尔效应,D正确。
15.我国古代“药金”的冶炼方法是,将炉甘石(ZnCO3)和赤铜矿(Cu2O)与木炭按一定的比例混合后,加热至800 ℃,这种方法可炼出有金子般光泽的“药金”。下列叙述不正确的是( B )
A.“药金”实质上是铜锌合金
B.冶炼炉中炉甘石直接被木炭还原为锌
C.用盐酸可区别黄金和“药金”
D.用灼烧法能区别黄金和“药金”
解析:冶炼炉中炉甘石先是在高温下分解为ZnO,然后被木炭还原为Zn,B不正确。
三、非选择题(共5小题,共60分)
16.(10分)某同学为探究富含硫酸亚铁且保存时间较长的食品情况,设计了如下实验方案:
(1)试剂1的主要成分的化学式是 。
(2)加入新制氯水后溶液血红色加深的原因是 (用离子方程式表示)。
(3)该同学在实验中加入了过量氯水,放置一段时间后,发现深血红色褪去,现对褪色原因进行探究。
①提出假设
假设1:溶液中的+3价铁被氧化为更高价态的铁;
假设2: 。
②设计方案
为了对你所提出的假设2进行验证,请写出一种实验方案:
。
(4)写出一种保存FeSO4固体的方法: 。
解析:(2)淡血红色溶液中还含有较多的Fe2+,向其中加入新制氯水时,Cl2将Fe2+氧化为Fe3+,溶液中Fe3+浓度增大,生成的Fe(SCN)3浓度也增大,溶液颜色加深。
(3)溶液显血红色是因为溶液中含有Fe(SCN)3,根据假设1,则假设2是SCN-被过量的氯水氧化。
(4)由于FeSO4易被空气中的O2氧化,所以FeSO4应密封保存。
答案:(1)KSCN
(2)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-、Fe3++3SCN-Fe(SCN)3
(3)①SCN-被过量的氯水氧化 ②取少量褪色后的溶液,滴加过量KSCN溶液,若出现血红色,则说明假设2成立,若不出现血红色,则说明假设2不成立
(4)密封保存
17.(10分)(1)铝是以“贵族的身份”作为金属材料开始使用的。一百多年前,为了表彰门捷列夫对化学作出的杰出贡献,英国皇家学会不惜重金制作了一个比黄金还要贵重的奖杯——铝杯,赠送给门捷列夫。铝开始作为金属材料之所以贵于黄金,其原因是 (填字母,下同)。
A.铝是稀有金属
B.铝矿开采困难
C.缺乏廉价的铝冶炼技术
D.铝熔点高,作为材料不易加工
(2)铝在轿车上的应用已经大获成功,这是无可争辩的事实。比较钢而言,再生铝(回收利用)作为金属材料在汽车上应用的优点是 (多选)。
A.汽车重量减轻 B.铝的导电性能好
C.降低成本 D.铝的冶炼比铁容易
(3)目前市场上某些品牌笔记本电脑的外壳一改以往的有机合成材料,而使用铝合金材料(有钛铝合金、镁铝合金等),有些甚至还渗入碳纤维材料,使整体硬度得到进一步加强。铝合金材料在电脑上代替有机合成材料的目的是 (多选)。
A.增强导电性 B.增强美观
C.增加强度 D.增加运算速度
解析:铝是一种较活泼的金属,很难被还原,当电解法冶炼铝技术被应用于生产时,生产成本降低,且铝又具有密度小、易形成性能优良的合金等特点,使铝被广泛应用。
答案:(1)C (2)AC (3)BC
18.(10分)历史上金、银、铜主要是作为货币金属或装饰品被应用。
(1)金、银、铜常被作为钱币流通,从化学角度来看,主要是利用它们的 (填字母)。
A.硬度适中
B.密度适中
C.在自然界里都可得到纯净的单质
D.不活泼性
(2)试样X由氧化亚铁和氧化铜组成,取质量相等的两份试样,按图所示进行实验:
请写出步骤③中所发生的全部反应的离子方程式:
。
若全部的溶液Y和全部的粉末Z充分反应后,生成的不溶物W的质量是m,则每份试样X中氧化铜的质量为 (用m表示)。
解析:(1)金、银、铜都属于不活泼金属,易加工,因此,在历史上都曾经用作货币。(2)由题图分析可知,溶液Y为FeCl2、CuCl2混合溶液,粉末Z为Fe、Cu混合物,将Y和Z混合,发生反应:Fe+Cu2+Fe2++
Cu,Fe+2H+Fe2++H2↑,由生成的溶液呈强酸性且溶液中不含Cu2+表明,不溶物W全部是金属铜,每份试样中氧化铜的质量为m×8064×12=58m。
答案:(1)D
(2)Fe+Cu2+Fe2++Cu、Fe+2H+Fe2++H2↑ 58m
19.(14分)某铝合金中含有合金元素镁、铜、硅,为了测定该合金中铝的含量,设计了如下实验,请回答有关问题:
(1)称取样品a g,将其溶解于足量的稀盐酸中,过滤。滤液中主要含有 ,溶解、过滤用到的玻璃仪器是 。
(2)滤液中加过量氢氧化钠溶液、过滤,有关的离子方程式是 。
(3)向步骤(2)的滤液中通入足量二氧化碳气体,过滤,有关的离子方程式是 。
(4)步骤(3)过滤后的滤渣用蒸馏水洗涤2～3次,烘干并灼烧至恒重,冷却后称重,其质量为b g,有关的化学方程式是 ,
原样品中铝的质量分数是 。
(5)若步骤(2)中加入氢氧化钠的量不足,则实验结果 (填“偏高”“偏低”或“不影响”,下同);若步骤(4)中滤渣没有洗涤,则实验结果 ;若滤渣灼烧不充分,则实验结果 。
解析:(1)合金中能与盐酸反应的只有Mg、Al,Mg+2HClMgCl2+H2↑,
2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑。
(2)据滤液中主要含有的溶质,即可写出相应的离子方程式。
(3)通入CO2时,CO2可与AlO2-反应,因CO2过量,必须写成HCO3-的形式。
(4)氢氧化铝灼烧:2Al(OH)3Al2O3+3H2O。做实验取样品a g,实验后得氧化铝b g,设b g氧化铝中含铝的质量为x。
Al2O3 ～ 2Al
102 54
b g x
102∶54=b g∶x,
x=54×b102 g=9b17 g
样品中铝的质量分数9b17gag×100%=9b17a×100%。
(5)当加入NaOH不足时,有一部分Al(OH)3未转化为AlO2-而被过滤除去,使Al的质量减少,所以测定结果偏低;若(4)中未洗涤滤渣,则滤渣中附有的溶液中的溶质的质量被当作Al2O3的质量,使Al2O3的质量增大,即Al的质量增大,因而测得的结果偏高;若滤渣灼烧不充分,则使Al2O3的质量增大,即Al的质量增大,因而实验结果偏高。
答案:(1)MgCl2、AlCl3、HCl 烧杯、玻璃棒、普通漏斗
(2)Mg2++2OH-Mg(OH)2↓、Al3++4OH-AlO2-+2H2O、H++OH-H2O
(3)CO2+OH-HCO3-、AlO2-+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HCO3-
(4)2Al(OH)3Al2O3+3H2O 900b17a%
(5)偏低 偏高 偏高
20.(16分)Ⅰ.工业上可用含Fe2O3的钛铁矿(主要成分为FeTiO3,其中Ti化合价为+4价)制取TiO2,其主要流程如下:
Fe2O3与硫酸反应的离子方程式是 ;向甲溶液中加入铁的目的是 。
Ⅱ.还原法是工业上冶炼钛常用方法之一,该方法是以金红石(主要含TiO2)或TiO2为原料来制取,其主要工艺流程如下:
试回答下列问题:
(1)已知反应①通常在800～900 ℃的条件下进行,产物中有一种可燃性无色气体,其中当有1 mol Cl2完全反应时,参加反应的还原剂的物质的量为 mol。
(2)反应②通常在800 ℃的条件下进行,通入氩气的目的是 ;
分离反应②的产物所得到的海绵钛中常混有少量杂质,应如何除去杂质? (简述操作过程)。
(3)在上述工艺流程中可以循环使用的物质是 。
解析:Ⅰ.氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁和水,离子方程式是Fe2O3+
6H+2Fe3++3H2O;因为最终得到绿矾,所以应将铁离子还原为亚铁离子,加入铁的目的是把铁离子还原为亚铁离子。
Ⅱ.(1)反应①的反应物为TiO2、C、Cl2,结合流程图知,有TiCl4生成,利用原子守恒及题给信息可知,另一气体产物是CO,所以反应的化学方程式为TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO,在反应中C被Cl2氧化,当有1 mol Cl2完全反应时,参加反应的还原剂(C)的物质的量为1 mol。(2)反应②中反应物Mg以及产物Ti在高温下都易被空气中的氧气氧化,所以通入氩气的目的是,防止镁和钛在高温条件下被空气中的氧气氧化;此法制得的金属钛中含有少量金属镁,结合镁和钛性质可知,可采用盐酸酸洗镁和钛的混合物即可除去Mg。(3)由流程图知,可循环使用的物质为Cl2、Mg以及海绵钛除杂时生成的MgCl2等。
答案:Ⅰ.Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O 将Fe3+转化为Fe2+
Ⅱ.(1)1 (2)氩气作保护气,防止镁、钛被氧化 将海绵钛置于盐酸中酸洗,然后过滤即可得纯净的钛 (3)Cl2、Mg和MgCl2
模块综合检测
选题表
难易度
知识点
易
中
难
化学反应速率与限度
2,8,9
15
20
化学反应中能量变化
4
14
17
氮及其化合物的性质
6
19
简单有机化合物
1,5,7,11
18
铁及其化合物的性质
12,13
16
金属材料及金属冶炼
3,10
一、单项选择题(共10小题,每小题2分,共20分,每小题只有一个正确选项)
1.下列化学用语正确的是( C )
A.乙酸的分子式:CH3COOH
B.丙烷分子的空间填充模型:
C.乙烷的电子式:H··C··H··H··C··H··H··H
D.乙烯的结构简式:CH2CH2
解析:乙酸的分子式为C2H4O2,CH3COOH表示的是乙酸的结构简式,A错误;表示的是丙烷分子的球棍模型,B错误;电子式是在元素符号周围用“·”或“×”表示最外层电子的式子,乙烷分子中碳碳、碳氢之间形成共价键,用共用电子对来表示,C正确;有机物的结构简式指在分子式的基础上,要写出主要官能团的组成的式子,乙烯的官能团为,必须写明碳碳双键,因此乙烯的结构简式为CH2CH2,D错误。
2.工业合成氨的反应为N2+3H22NH3,该反应在一定条件下的密闭容器中进行。下列关于该反应的说法正确的是( B )
A.达到平衡时,反应速率:v(正)=v(逆)=0
B.使用催化剂可加快反应速率,提高生产效率
C.为了提高H2的转化率,应适当增大H2的浓度
D.若在密闭容器中加入1 mol N2和过量的H2,最后能生成2 mol NH3
解析:化学平衡状态是动态平衡,达到平衡时反应速率:v(正)=v(逆)≠0,A错误;使用催化剂可加快反应速率,提高生产效率,B正确;为了提高H2的转化率,可增加氮气的浓度或减小氨气的浓度,C错误;此反应为可逆反应,反应有一定限度,氢气和氮气不能完全转化成氨气,D错误。
3.下列说法不正确的是( C )
A.钢是用量最大、用途最广的合金,青铜是我国使用最早的合金
B.储氢合金是一类能大量吸收H2,并与H2结合成金属氢化物的材料
C.合金的硬度大于它的纯金属成分,熔点高于它的成分金属
D.钛合金、形状记忆合金、耐热合金以及储氢合金都属于新型合金
解析:钢是目前世界上用量最大、用途最广的合金,青铜是我国历史上使用最早的合金,A正确;储氢合金是指能与H2结合成金属氢化物的材料,能大量储存H2,B正确;一般地,合金的硬度大于它的纯金属成分,但熔点低于它的成分金属,C不正确;新型合金种类很多,像钛合金、形状记忆合金、耐热合金以及储氢合金都属于新型合金,D正确。
4.根据热化学方程式2H2(g)+O2(g)2H2O(g)
ΔH=-483.6 kJ· mol-1,下列说法或表达正确的是( A )
A.2 mol水蒸气分解生成2 mol氢气与1 mol氧气需吸收483.6 kJ的热量
B.2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH>-483.6 kJ· mol-1
C.H2(g)+12O2(g)H2O(g) ΔH=241.8 kJ· mol-1
D.1 mol氢气与0.5 mol氧气总能量小于1 mol水蒸气的总能量
解析:互为逆反应的两个反应,热量的吸收或放出正好相反,但吸收或放出的热量的数值相等,表现在热化学方程式中就是热量的绝对值相等,符号相反,A正确;气态水变成液态水要放出热量,故等量的氢气与氧气反应生成液态水,放出的热量要多于生成气态水放出的热量,B错误;氢气与氧气反应为放热反应,ΔH为负号,C错误;1 mol氢气与0.5 mol 氧气总能量大于1 mol水蒸气的总能量,D错误。
5.下列反应属于取代反应的是( D )
A.CH4+2O2CO2+2H2O
B.CH2CH2+H2CH3CH3
C.2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
D.+HO-NO2+H2O
解析:CH4+2O2CO2+2H2O,属于氧化反应,A错误;CH2CH2+H2CH3CH3,属于加成反应或还原反应,B错误;2CH3CH2OH+O22CH3CHO+
2H2O,属于氧化反应,C错误;+HO—NO2+H2O,属于取代反应,D正确。
6.用下列实验装置及药品制备相应气体,能达到实验目的的是( C )
选项
装置及药品
目的
A
制备H2S
B
制备NH3
C
制备NO2
D
制备Cl2
解析:HNO3具有强氧化性,与FeS反应不能产生H2S,应该使用稀H2SO4或稀HCl,A错误;NH4Cl受热分解产生NH3、HCl,两者在试管口遇冷又重新变为NH4Cl,因此不能用于制取NH3,B错误;Cu与浓硝酸混合发生反应产生Cu(NO3)2、NO2、H2O,因此可用来制取NO2气体,C正确;浓盐酸与MnO2混合加热反应可制取Cl2,而稀盐酸不能反应制取得Cl2,D错误。
7.下列说法正确的是( D )
A.CH4和Cl2按体积比1∶1混合,发生取代反应生成的产物只有两种
B.在光照条件下,烷烃易与溴水发生取代反应
C.酸性KMnO4溶液既可以验证乙烷和乙烯,还可以除去乙烷中混有的乙烯
D.乙烯与Br2的加成,乙烯使酸性KMnO4溶液褪色,都与分子内含有碳碳双键有关
解析:CH4和Cl2按体积比1∶1混合,在光照条件下发生取代反应生成的产物有HCl、CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4,产物不止两种,A错误;在光照条件下,烷烃易与溴蒸气发生取代反应,与溴水不反应,B错误;乙烯可以被酸性高锰酸钾溶液氧化,高锰酸钾溶液褪色,而乙烷不能被氧化,所以酸性KMnO4溶液可以验证乙烷和乙烯;乙烯能够被酸性高锰酸钾溶液氧化生成二氧化碳,引入新杂质气体二氧化碳,因此不能用酸性KMnO4溶液除去乙烷中混有的乙烯,C错误;乙烯分子结构中存在碳碳双键,乙烯与Br2可以发生加成反应,乙烯可以被酸性KMnO4溶液氧化,导致高锰酸钾溶液褪色,故D正确。
8.下表中产生H2的反应速率最大的是( D )
编号
金属(粉
末状)
金属物
质的量
/ mol
酸及酸
的浓度/
(mol·L-1)
酸的体
积/ mL
反应温
度/ ℃
A
Al
0.2
H2SO4 18.4
20
30
B
Mg
0.2
H2SO4 3
10
30
C
Fe
0.1
HNO3 6
20
60
D
Mg
0.1
H2SO4 3
10
60
解析:18.4 mol·L-1的硫酸是浓硫酸,Al遇浓硫酸会发生钝化,不产生H2,A不符合题意;铁会被硝酸氧化,该反应不产生H2,C不符合题意;B、D中,固体的物质的量不影响反应速率,温度高的反应速率较大,D符合题意。
9.在一密闭烧瓶中注入NO2,在25 ℃时建立下列平衡:2NO2(g)N2O4(g) ΔH=-55.3 kJ·mol-1,若把烧瓶置于100 ℃的沸水中,下列情况不变,能表示该反应达到平衡状态的是( A )
①颜色 ②平均相对分子质量 ③质量 ④压强 ⑤密度
A.①②④ B.①③④
C.③⑤ D.①③
解析:①混合气体的颜色不变,则NO2气体的浓度不变,反应达到平衡状态;②混合气体的质量不变,但随反应的进行,物质的量在不断改变,当平均相对分子质量不变时,气体的物质的量不变,则反应达到平衡状态;③反应物与生成物都呈气态,质量始终不变,所以质量不变时,不能表明反应达到平衡状态;④反应前后气体的分子数不等,随着反应的不断进行,压强在不断改变,当压强不变时,反应达到平衡状态;⑤混合气体的质量和体积都不发生改变,密度始终不变,所以密度不变时,反应不一定达到平衡状态。综合以上分析,①②④正确。
10.金属冶炼的方法分为以下四种:①焦炭法;②水煤气(或H2、CO)法;③活泼金属置换法;④电解法。古代有:a.火烧孔雀石炼铜;b.湿法炼铜。现代有:c.铝热法炼铬;d.从光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)中炼镁。下列对它们冶炼方法的分析,不正确的是( B )
A.a属于① B.b属于②
C.c属于③ D.d属于④
解析:火烧孔雀石炼铜是利用焦炭法,A正确;湿法炼铜、铝热法炼铬是利用活泼金属置换法,B不正确、C正确;从光卤石中炼镁是利用电解法,D正确。
二、不定项选择题(共5小题,每小题4分,共20分,每小题有1～2个选项符合题意)
11.糖类、油脂和蛋白质是维持人体生命活动所必需的三大营养物质。以下叙述中,不正确的是( CD )
A.植物油能使溴的四氯化碳溶液褪色
B.淀粉水解的最终产物是葡萄糖
C.糖类、油脂和蛋白质都是高分子化合物
D.蛋白质遇浓硝酸变黄色
解析:植物油分子中有碳碳双键,能使溴的四氯化碳溶液褪色,A正确;淀粉在催化剂作用下水解,最终产物是葡萄糖,B正确;葡萄糖是单糖,油脂是高级脂肪酸甘油酯,两者均是小分子物质,不属于高分子化合物,C错误;含有苯环的蛋白质遇浓硝酸变黄色,不含苯环的蛋白质遇浓硝酸不变黄,D错误。
12.某研究性学习小组从腐蚀印刷电路板的废液(含有FeCl2、FeCl3、CuCl2)中回收铜,并制备氯化铁晶体,设计流程如下:
下列说法正确的是( BC )
A.试剂a是铁、试剂b是稀硫酸
B.操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都用到玻璃棒
C.若试剂c是过氧化氢和盐酸,相应的反应为2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O
D.用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否含有Fe2+
解析:试剂b应为HCl,若用硫酸,则会引入杂质SO42-,A错误;操作Ⅰ、Ⅱ为过滤,需用玻璃棒引流液体,操作Ⅲ涉及蒸发操作,需用玻璃棒搅拌,防止液体飞溅,B正确;H2O2可将Fe2+氧化为Fe3+,根据HCl添加H+配平电荷守恒,相应离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O,C正确;溶液W中过量的HCl与KMnO4也反应,故此处不能用KMnO4检验Fe2+,D错误。
13.用CO还原2.40 g氧化铁,当固体质量变成2.28 g时,测得此固体中只存在2种氧化物。则此固体成分和它们的物质的量之比可能的是( A )
A.n(FeO)∶n(Fe3O4)=1∶1
B.n(Fe2O3)∶n(FeO)=2∶1
C.n(Fe2O3)∶n(FeO)=1∶1
D.n(Fe2O3)∶n(Fe3O4)=1∶1
解析:n(Fe2O3)=2.40 g160 g·mol-1=0.015 mol,所以所得固体中n(Fe)∶n(O)=
(0.015×2)∶(0.015×3-2.40-2.2816)=4∶5。当n(FeO)∶n(Fe3O4)=1∶1时,Fe、O原子数目之比为(1+3)∶(1+4)=4∶5,A符合题意;当n(Fe2O3)∶n(FeO)=2∶1时,Fe、O原子数目之比为(1+2×2)∶(1+3×2)=5∶7,B不符合题意;当n(Fe2O3)∶n(FeO)=1∶1时,Fe、O原子数目之比为(1+2)∶(1+3)=3∶4,C不符合题意;当n(Fe2O3)∶n(Fe3O4)=1∶1时,Fe、O原子数目之比为(3+2)∶(4+3)=5∶7,D不符合题意。
14.普通水泥在固化过程中其自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这一物理、化学特点,科学家发明了电动势法测水泥的初凝时间。此法的原理如图所示,反应的总方程式为2Cu+Ag2OCu2O+2Ag。下列有关说法正确的是( B )
A.2 mol Cu与1 mol Ag2O的总能量低于1 mol Cu2O与2 mol Ag具有的总能量
B.负极的电极反应式为2Cu+2OH--2e-Cu2O+H2O
C.测量原理示意图中,电流方向从Cu流向Ag2O
D.电池工作时,OH-向正极移动
解析:由题意知,该装置组成了原电池,反应过程中化学能转化为电能,反应物的总能量高于生成物的总能量,A错误;Cu在反应中失电子,为原电池的负极,故电流方向为Ag2O→Cu,C错误;电池工作时,电池内部OH-移向负极,D错误。
15.某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响,进行了如下实验:实验原理为2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+
8H2O,实验内容及记录如下:
实
验
编
号
室温下,试管中所加试剂及其用量/mL
溶液紫
色褪去
所需时
间/min
0.6 mol·L-1
H2C2O4溶液
H2O
3 mol·L-1
H2SO4溶液
0.05 mol·L-1
KMnO4溶液
1
3.0
2.0
2.0
3.0
1.5
2
2.0
a
2.0
3.0
2.7
3
1.0
4.0
2.0
b
3.9
下列说法错误的是( BD )
A.a=3.0
B.b=5.0
C.根据上表中的实验数据可知,其他条件不变时,H2C2O4浓度越大,反应速率越快
D.忽略混合前后溶液体积的微小变化,实验1这段时间内平均反应速率v(H2C2O4)=0.15 mol·L-1·min-1
解析:由实验1可知,反应体系的总体积为10.0 mL,则实验2中总体积也应为10 mL,则表中a=10.0-2.0-2.0-3.0=3.0,A正确;b=10.0-
1.0-4.0-2.0=3.0,B错误;根据上表中的实验数据可知,其他条件不变时,H2C2O4浓度越大,溶液紫色褪去所需时间越少,即反应速率越快,C正确;紫色褪去说明高锰酸钾完全反应,该时间段内Δc(KMnO4)=
0.05mol·L-1×3.0×10-3L0.01 L=0.015 mol·L-1,
所以v(KMnO4)=0.015mol·L-11.5min=0.01 mol·L-1·min-1,根据反应方程式可知v(H2C2O4)=52v(KMnO4)=0.025 mol·L-1·min-1,D错误。
三、非选择题(共5小题,共60分)
16.(10分)铁是人类较早使用的金属之一。运用所学知识,回答下列问题。
(1)Fe(OH)2很不稳定,露置在空气中容易被氧化,Fe(OH)2被氧化的化学方程式为 ;观察到的现象为 ;为了获得白色的Fe(OH)2沉淀,可以用不含Fe3+的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
(2)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时你觉得还需加入 。
(3)除去蒸馏水中溶解的O2常采用 的方法。
(4)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是,用长胶头滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液,这样操作的理由是
。解析:(1)Fe(OH)2很不稳定,露置在空气中容易被氧化生成Fe(OH)3,化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3;观察到的现象为白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色。
(2)FeSO4溶液中Fe2+易被氧化为Fe3+,加入铁粉可以防止Fe2+被氧化。
(3)氢氧化亚铁的制备要隔绝空气,除去蒸馏水中溶解的O2常采用加热至沸腾的方法。
(4)长胶头滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液,可以防止空气随着NaOH溶液的加入进入溶液,防止生成的Fe(OH)2被氧化。
答案:(1)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3 白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色 (2)铁粉 (3)加热至沸腾 (4)防止生成的Fe(OH)2被氧化
17.(12分)依据化学能与热能的相关知识回答下列问题:
(1)下列过程不一定属于放热过程的是 (填字母)。
A.形成化学键 B.燃料燃烧
C.化合反应 D.葡萄糖的氧化分解
E.酸碱中和 F.炸药爆炸
(2)已知A和B是同种元素形成的两种单质,A转化为B时需要吸收能量,则A和B中较稳定的是 (填“A”或“B”)。
(3)图中所示反应12N2(g)+32H2(g)NH3(g)为 (填“吸热”或“放热”)反应。
(4)1 mol NH3(g)生成1 mol N原子和3 mol H原子的过程 (填“吸收”或“放出”) kJ能量。
解析:(1)形成化学键、物质的燃烧、炸药爆炸、中和反应、葡萄糖的氧化分解均放出能量,只有C中化合反应可能为吸热反应,如碳与二氧化碳化合生成CO。(2)A转化为B时需吸收能量,可知A的能量低,B的能量较高,则较稳定的为A。(3)根据图示,反应物12N2(g)+32H2(g)的总能量高于生成物NH3(g)的总能量,反应放热。(4)1 mol NH3(g)生成
1 mol N原子和3 mol H原子的过程中发生了化学键的断裂,需要吸收能量;根据图示,吸收的能量为b kJ。
答案:(1)C (2)A (3)放热 (4)吸收 b
18.(12分)从煤和石油中可以提炼出化工原料A和H。已知A是石油裂解气的主要产物之一,其产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志。H是一种比水轻的油状液体,H仅由碳氢两种元素组成,H不能使酸性KMnO4溶液褪色,其碳元素与氢元素的质量比为12∶1,H的相对分子质量为78。下列是有机物A～G之间的转化关系:
请回答下列问题:
(1)D中所含官能团的名称是 。
(2)写出反应③的化学方程式: 。
(3)G是一种高分子化合物,可以用来制造农用薄膜材料等,其结构简式: 。
(4)在体育竞技比赛中,当运动员肌肉挫伤或扭伤时,随队医生立即对准其受伤部位喷射物质F(沸点12.27 ℃)进行应急处理。写出由A制备F的化学方程式: 。
(5)下列关于B的一种同系物甲醇的说法不正确的是 (填字母)。
a.甲醇的结构简式为CH3OH,官能团为—OH
b.甲醇完全燃烧后的产物为CO2和H2O
c.B与甲醇都极易溶于水,是因为它们都含有与水分子结构相似的官能团:—OH
d.甲醇与钠反应可以产生氢气,所以甲醇显酸性
(6)等质量的A、H完全燃烧时消耗O2的物质的量 (填“A>H”“A
(1)D是乙酸,其中所含官能团的名称是羧基。
(2)反应③是乙醇的催化氧化,化学方程式为
2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O。
(3)G是一种高分子化合物,可以用来制造农用薄膜材料等,因此G是聚乙烯,其结构简式为CH2—CH2。
(4)乙烯和氯化氢发生加成反应生成氯乙烷,反应的化学方程式为
CH2CH2+HClCH3CH2Cl。
(5)甲醇的结构简式为CH3OH,官能团为—OH,a正确;甲醇完全燃烧后的产物为CO2和H2O,b正确;B与甲醇都极易溶于水,是因为它们都含有官能团—OH,c正确;甲醇含有羟基,与钠反应可以产生氢气,甲醇是非电解质,不显酸性,d不正确。
(6)等质量的乙烯和苯,乙烯分子中氢元素含量高于苯中氢元素含量,含氢量越高,消耗的氧气越多,则等质量的A、H完全燃烧时消耗O2的物质的量A>H。
答案:(1)羧基
(2)2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
(3)CH2—CH2
(4)CH2CH2+HClCH3CH2Cl
(5)d (6)A>H
19.(12分)工业上制取硝酸铵的流程如图,回答下列问题:
(1)NH3的电子式为 。
(2)设备Ⅱ中发生反应的化学方程式为
。
(3)设备Ⅲ中生成HNO3的化学方程式为 ,设备Ⅲ在工作时不断通入空气的目的是 。
(4)设备Ⅳ中的尾气主要为NO,可以用NaClO溶液吸收,其他条件相同,NO转化为NO3-的转化率随NaClO溶液初始pH的变化如图所示。
①在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成Cl-和NO3-,其离子方程式为 。
②NaClO溶液的初始pH越小,NO转化率越高,其原因是 。
解析:(1)NH3属于共价化合物,其电子式为
H··N··H····H。
(2)由框图可知:设备Ⅱ是氨气和氧气在催化剂的条件下发生反应,生成一氧化氮和水,其反应的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O。
(3)由框图可知:设备Ⅲ中是一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮,二氧化氮再和水反应生成一氧化氮和HNO3,该反应的化学方程式为2NO+
O22NO2,3NO2+H2O2HNO3+NO或4NO+3O2+2H2O4HNO3。设备Ⅲ在工作时不断通入空气的目的是使NO循环利用,最终NO全部转化成HNO3。
(4)①在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成Cl-和NO3-,其离子方程式为3HClO+2NO+H2O3Cl-+2NO3-+5H+或3ClO-+2NO+H2O3Cl-+2NO3-+
2H+。②pH越小,溶液的酸性越强,溶液中HClO的浓度越大,氧化NO的能力越强,NO转化率越高。
答案:(1)H··N··H····H
(2)4NH3+5O24NO+6H2O (3)4NO+3O2+2H2O4HNO3(或2NO+O22NO2,3NO2+H2O2HNO3+NO) 可使NO循环利用,将NO全部转化成HNO3 (4)①3HClO+2NO+H2O3Cl-+2NO3-+5H+(或3ClO-+2NO+H2O3Cl-+
2NO3-+2H+) ②溶液pH越小,溶液中HClO的浓度越大,氧化NO的能力越强
20.(14分)按要求回答问题:
(1)以Zn和Cu为电极,稀H2SO4为电解质溶液形成的原电池中:
①H+向 (填“正”或“负”,下同)极移动。
②电子流动方向由 极流向 极。
③若有1 mol e-流过导线,则理论上负极质量减少 g。
④若将稀硫酸换成硫酸铜溶液,电极质量增加的是 (填“锌极”或“铜极”),原因是 (用电极方程式表示)。
(2)一定温度下,在容积为2 L的密闭容器中进行反应:aN(g)bM(g)+cP(g),M、N、P的物质的量随时间变化的曲线如图所示:
①反应化学方程式中各物质的化学计量数之比为a∶b∶c= 。
②1 min到3 min这段时间,以M的浓度变化表示的平均反应速率为 。
③下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是 (填字母)。
A.反应中当M与N的物质的量相等时
B.P的质量不随时间变化而变化
C.混合气体的总物质的量不随时间变化而变化
D.单位时间内每消耗a mol N,同时消耗b mol M
E.混合气体的压强不随时间的变化而变化
F.M的物质的量浓度保持不变
解析:(1)①在原电池工作的过程中,阳离子向正极移动。②在原电池中,电子由负极流出,流入正极。③负极的电极反应为Zn-2e-Zn2+,当转移1 mol e-时,消耗0.5 mol Zn,质量为0.5 mol×65 g·mol-1=
32.5 g。④稀硫酸换成硫酸铜溶液后,在正极为铜离子得电子被还原。
(2)①由图示信息可知:N、M、P的物质的量在0～6 min内的变化量分别为6 mol、3 mol、3 mol,因其物质的量变化量之比等于化学计量数之比,故a∶b∶c=2∶1∶1。②1 min到3 min这段时间,M的浓度变化量为(4-3)mol2 L=0.5 mol·L-1,则速率为0.25 mol·L-1·min-1。
③反应中当M与N的物质的量相等时,并不能说明M或N的浓度保持不变,不一定平衡,A错误;P的质量不随时间变化而变化,说明P的浓度保持不变,处于平衡状态,B正确;由于该反应是一个反应前后等体积的可逆反应,混合气体的总物质的量并不随反应的进行而变化,不一定平衡,C错误;单位时间内每消耗a mol N,同时消耗b mol M,说明反应的正、逆反应速率相等,处于平衡状态,D正确;由于该反应是一个反应前后等体积的可逆反应,混合气体的压强不随反应的进行而发生改变,不一定平衡,E错误;M的物质的量浓度保持不变,说明反应处于平衡状态,F正确。
答案:(1)①正 ②负 正 ③32.5 ④铜极 Cu2++2e-Cu
(2)①2∶1∶1 ②0.25 mol·L-1· min-1 ③BDF
专题整合
一、金属的冶炼
1.常用方法
2.其他方法
[典例1] 下列关于金属冶炼方法的叙述不正确的是 ( )
选项
金属
存在形式
冶炼方法
A
铜
化合态
铁的金属性比铜强,可将铁与CuSO4溶液反应冶炼铜
B
银
化合态
银的金属性弱,用加热Ag2O的方法冶炼
C
铁
化合态
铝的金属性比铁强,可用铝热法炼铁
D
钠
化合态
钠的金属性强,一般的还原剂很难将其还原出来,所以用电解饱和NaCl溶液的方法冶炼
解析:一般用电解熔融NaCl的方法来制取钠,而电解饱和食盐水得到的是NaOH、H2和Cl2。
答案:D
[跟踪训练1] 下列有关金属的工业制法正确的是( B )
A.制钛:用金属钠置换氯化钛(TiCl4)溶液中的钛
B.炼铁:用CO在高温下还原铁矿石中的铁
C.制钠:以海水为原料制得精盐,再电解纯净的NaCl溶液
D.炼铜:电解精炼黄铜矿得到纯度为99.9%的铜
解析:将金属钠投入氯化钛溶液中,钠先与水反应,故应用金属钠与熔融的氯化钛反应,来制取金属钛,故A错误;工业制铁是CO还原铁矿石:3CO+Fe2O32Fe+3CO2,故B正确;工业制钠是电解熔融的NaCl:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑,而电解纯净的NaCl溶液:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,得不到钠,故C错误;黄铜矿(主要成分为CuFeS2)经过冶炼后得到粗铜,粗铜进行电解,经电解精炼得到99.9%的铜,故D错误。
二、铝热反应
1.铝热反应的引燃剂为镁条,助燃剂为氯酸钾。
2.铝热剂为混合物,是由铝粉和金属氧化物(Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5、MnO2等)粉末组成的。
3.铝热反应的实质是铝为还原剂,金属氧化物为氧化剂,铝将金属阳离子还原为金属单质,为置换反应。
4.铝热反应具有剧烈燃烧、放出大量的热、新生成的液态金属单质易与Al2O3(固态)分离等特点。
[典例2] 下列关于铝热反应的说法错误的是( )
A.铝热反应中的还原剂是铝粉
B.铝热剂是纯净物
C.铝与Fe2O3可组成铝热剂
D.铝热反应是放热反应
解析:Al和Fe2O3可组成铝热剂,铝热剂属于混合物,其中铝作还原剂,铝热反应是放热反应。
答案:B
[跟踪训练2] 通常把铝粉与某些金属氧化物的混合物称为铝热剂,下列氧化物中不能与铝粉发生铝热反应的是( A )
A.MgO B.Fe3O4
C.MnO2 D.V2O5
解析:铝能还原比铝活动性弱的金属的氧化物。若是比铝活动性强的金属,其氧化物不能被还原。
三、Fe3+与Fe2+相互转化时离子种类的判断
依据氧化性Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+,还原性Fe2+
A.只有Fe2+和Cu2+
B.一定有Fe2+、Cu2+,可能有Fe3+
C.一定有Fe2+,可能有Cu2+
D.只有Fe2+
解析:混合粉末中加入过量的稀硫酸反应后,仍有红色固体铜存在,说明所得溶液中一定有Fe2+,一定没有Fe3+,可能含有Cu2+,C正确。
答案:C
[跟踪训练3] 已知Cu+2Fe3+2Fe2++Cu2+。向FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入一定量的铁粉,充分反应后仍有固体存在,则下列判断不正确的是( D )
A.加入KSCN溶液一定不变血红色
B.溶液中一定含Fe2+
C.剩余固体中一定含Cu
D.溶液中一定含Cu2+
解析:由题干离子方程式知,溶液中一定不含有Fe3+,则加入KSCN溶液一定不变血红色,A正确;溶液中一定不含有Fe3+,则溶液中一定含有铁元素,所以溶液中一定含Fe2+,B正确;由于Fe与Cu2+不共存,所以剩余固体中一定含Cu,C正确;若剩余固体中含有Fe,则溶液中一定不含Cu2+,D不正确。
四、实验探究Fe3+与Fe2+的性质
1.Fe2+具有强还原性,弱氧化性,其中还原性:I->Fe2+>Br-,亚铁盐在溶液中遇到强氧化剂(如氯气、硝酸、酸性高锰酸钾溶液、溴水、过氧化氢等)时,一般能被氧化成铁盐。
2.Fe3+具有较强的氧化性,可跟Fe、Cu、SO2、H2S和HI等还原性物质反应,还原产物为Fe2+。
[典例4] 某同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。请回答下列问题。
(1)分别取一定量的氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成 0.1 mol·L-1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是 。
(2)甲同学取2 mL FeCl2溶液,加入几滴氯水,再加入 1滴 KSCN溶液,溶液变血红色,说明Cl2可将Fe2+氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为 。
(3)乙同学认为甲同学的实验不够严谨,该同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油,再于液面下依次加入1滴KSCN溶液和几滴氯水,溶液变血红色,煤油的作用是 。
(4)丙同学取10 mL 0.1 mol·L-1KI溶液,加入6 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液,振荡混合。取2 mL此溶液于试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置,CCl4层显紫色。写出发生反应的离子方程式: 。
(5)丁同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式: 。
解析:(1)铁和氯化铁反应生成氯化亚铁,在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是防止氯化亚铁被氧化。
(2)氯气具有氧化性,能氧化氯化亚铁为氯化铁,反应的离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。
(3)煤油不溶于水,密度比水小,分层后可以隔离溶液与空气接触,排除氧气对实验的影响。
(4)CCl4层显紫色,说明有单质碘生成,这是由于铁离子氧化碘化钾,发生反应的离子方程式为2Fe3++2I-2Fe2++I2。
(5)向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,说明过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子,反应的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O。
答案:(1)防止Fe2+被氧化 (2)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl- (3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响) (4)2Fe3++2I-2Fe2++I2 (5)H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O
[跟踪训练4] 某工程师为了从使用过的腐蚀废液(含有大量CuCl2、FeCl2和FeCl3,任意排放将导致环境污染及资源的浪费)中回收铜,并将铁的化合物全部转化为FeCl3溶液,作为腐蚀液原料循环使用,准备采用下列步骤:
(1)写出加入过量①时FeCl3溶液发生反应的离子方程式: 。
(2)检验废腐蚀液中是否含有Fe3+所需试剂名称为 ,反应的离子方程式为 。
(3)向②中加入NaOH溶液并长时间暴露在空气中,此过程的现象: ,
此转化的化学方程式: 。
(4)通入⑥发生反应的离子方程式: 。通入⑥的反应还可以改用加入过氧化氢和稀盐酸的方法,则发生反应的离子方程式: 。
解析:从含有CuCl2、FeCl2和FeCl3的溶液中回收铜,并得到FeCl3溶液,则①应是Fe,②为FeCl2,③是Cu、Fe混合物,④是盐酸,⑤中含FeCl2、HCl,⑥为Cl2。(1)①是Fe,Fe与FeCl3溶液反应产生FeCl2,发生反应的离子方程式:Fe+2Fe3+3Fe2+。(2)取少量废腐蚀液于试管中,滴加几滴KSCN溶液,若溶液变血红色,则证明原溶液中含有Fe3+,该反应的离子方程式为Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,则检验Fe3+的试剂是KSCN溶液,其名称为硫氰化钾溶液。(3)②中含有FeCl2,向其中加入NaOH溶液,发生反应产生Fe(OH)2白色沉淀,若长时间暴露在空气中,Fe(OH)2会被氧化产生红褐色Fe(OH)3,因此会看到反应产生白色沉淀,沉淀由白色迅速变为灰绿色,最后变为红褐色,此转化的化学方程式为FeCl2+2NaOHFe(OH)2↓+2NaCl;4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。(4)向FeCl2溶液中通入过量Cl2,发生反应:2FeCl2+Cl22FeCl3,该反应的离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-;若将Cl2改为加入H2O2和稀盐酸,在酸性条件下,Fe2+被H2O2氧化为Fe3+,H2O2被还原产生H2O,反应的离子方程式为2Fe2++2H++H2O22Fe3++2H2O。
答案:(1)Fe+2Fe3+3Fe2+
(2)硫氰化钾溶液 Fe3++3SCN-Fe(SCN)3
(3)产生白色沉淀,白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色 FeCl2+2NaOHFe(OH)2↓+2NaCl、4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
(4)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl- 2Fe2++2H++H2O22Fe3++2H2O
五、无机框图推断题的解题思维流程
[典例5] 已知A为常见的金属单质,根据如图所示的关系,下列叙述中正确的是( )
A.A为Fe,B为FeO
B.C→D溶液的颜色变化:浅绿色→棕黄色
C.④的离子方程式:Fe+Fe3+2Fe2+
D.⑤的离子方程式:4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
解析:由“红褐色固体”可知F是Fe(OH)3,从而得出A为Fe,“黑色晶体”B为Fe3O4,继而推出C为FeCl2,D为FeCl3,E为Fe(OH)2。⑤的离子方程式为Fe+2Fe3+3Fe2+,④的离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。
答案:B
[跟踪训练5] 如图所示物质的转化关系中,A是一种固体单质,E是一种白色沉淀。
请回答下列问题:
(1)B的化学式是 ,目前B已被用作 的主要原料。
(2)B和a溶液反应的离子方程式是 。
(3)A和a溶液反应的离子方程式是 。
(4)C和过量的盐酸反应的离子方程式是 。
解析:C与过量的盐酸反应生成白色沉淀E,则E可能是硅酸或氯化银,若E是氯化银,则C是硝酸银,A为银,则根据已有知识,银可以与硝酸反应生成硝酸银,而银与硝酸反应能生成三种产物,不符合框图中物质间的转化关系。则E只能为硅酸,则C为硅酸盐,A为硅,a溶液为强碱的水溶液,进一步推出B为二氧化硅。
答案:(1)SiO2 光导纤维
(2)SiO2+2OH-SiO32-+H2O
(3)Si+2OH-+H2OSiO32-+2H2↑
(4)SiO32-+2H+H2SiO3↓
[专题集训]
(以下选择题有1～2个选项符合题意)
1.下列关于金属冶炼的说法正确的是( D )
A.由于Al的活泼性强,故工业上采用电解熔融AlCl3的方法生产Al
B.可以用钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁
C.炼铁高炉中所发生的反应都是放热的,故无须加热
D.金属冶炼的本质是将化合态金属还原为游离态,冶炼方法由金属的活泼性决定
解析:由于Al的活泼性强,工业上采用电解Al2O3与冰晶石熔融混合物的方法生产铝,AlCl3是共价化合物,熔融状态下不导电,所以不用电解AlCl3的方法生产铝,A错误;钠是活泼金属,将Na加入氯化镁溶液中,Na先和水反应生成NaOH,NaOH再和氯化镁发生复分解反应,所以得不到Mg单质,可以采用电解熔融氯化镁的方法冶炼Mg,故B错误;炼铁高炉中C+CO22CO为吸热反应,C错误;金属冶炼的本质是将化合态金属还原为游离态,活泼金属采用电解法冶炼,不活泼的金属采用直接加热法冶炼,大部分金属的冶炼都是在高温下采用氧化还原反应法进行,D正确。
2.下列各试剂中,不能用来鉴别FeSO4和Fe2(SO4)3的是( C )
A.NaOH溶液 B.酸性KMnO4溶液
C.BaCl2溶液 D.KSCN溶液
解析:FeSO4溶液遇NaOH溶液生成白色沉淀,并迅速变为灰绿色,最后变成红褐色,Fe2(SO4)3与NaOH溶液生成红褐色沉淀,可鉴别,故A不符合题意;亚铁离子能使酸性KMnO4溶液褪色,可鉴别,故B不符合题意;两者均与氯化钡溶液反应生成白色沉淀硫酸钡,不能鉴别,故C符合题意;加入KSCN溶液呈血红色的是硫酸铁,没有明显现象的是硫酸亚铁,可鉴别,故D不符合题意。
3.将铁粉放入由盐酸、MgCl2溶液、FeCl3溶液、CuCl2溶液组成的混合液中,充分反应后,铁粉有剩余,则溶液含有的大量的阳离子是( D )
A.Cu2+和Fe2+ B.H+和Cu2+
C.Fe3+和Fe2+ D.Fe2+和Mg2+
解析:铁粉有剩余,说明一定没有Fe3+、Cu2+和氢离子,而溶液中的镁离子不会和铁单质发生反应,则溶液中含有的阳离子是Fe2+和Mg2+。
4.某氯化铁样品中含有少量FeCl2杂质,现要测定其中铁元素的质量分数,实验按如图步骤进行:
请根据流程,回答以下问题:
(1)检验沉淀是否已经洗涤干净的操作是 。
(2)若坩埚质量是W1 g,坩埚与加热后固体总质量是W2 g,则样品中铁元素的质量分数为 ;若称量准确,最终测得铁元素的质量分数偏大,则造成误差的原因可能是 (写出一种原因即可)。
解析:(1)滤液中存在氯化铵,可用硝酸酸化的硝酸银溶液,检验最后一次洗涤液中是否存在氯离子,以判断沉淀是否洗净,方法是取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,若无沉淀生成,则证明原沉淀已洗涤干净。
(2)因铁元素质量守恒,即红棕色固体中的铁就是样品中的铁,25 mL溶液中得到的Fe2O3中铁元素的质量为(W2-W1)×112160(g),则样品中铁元素的质量分数是(W2-W1)×112×10160a×100%=700(W2-W1)a%;若氢氧化铁固体加热时,未充分反应变为Fe2O3,则最终测得铁元素的质量分数偏大。
答案:(1)取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,若无沉淀生成,则证明原沉淀已洗涤干净
(2)700(W2-W1)a% 氢氧化铁固体加热(灼烧)时,未充分反应变为Fe2O3
5.实验室铝热反应的实验装置如图所示:
(1)下面放置盛细沙的 (填名称)。
(2)镁条的作用是 。
(3)写出该反应的化学方程式: ,在冶金工业上也常用这一反应原理来冶炼 (填字母)。
A.不活泼金属 B.较活泼金属
C.稀有金属 D.高熔点金属
(4)已知下表数据:
物质
Al
Al2O3
Fe
Fe2O3
熔点/℃
660
2 054
1 535
1 462
沸点/℃
2 467
2 980
2 750
-
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能使铁熔化,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 ,当观察到 时,反应的离子方程式是 。
③实验室欲溶解此熔融物,最好选用下列试剂中的 (填字母)。
A.浓硫酸 B.稀硫酸
C.稀硝酸 D.NaOH溶液
解析:(1)用蒸发皿盛细沙,作用是防止蒸发皿炸裂。
(2)镁条燃烧放出热量,使氯酸钾分解,且在高温下促使氧化铁粉末和铝粉发生剧烈反应。
(3)该反应为2Al+Fe2O32Fe+Al2O3,铝热反应放出大量的热量,使被还原的金属处于熔融状态,利用铝热反应可以冶炼比铝不活泼的高熔点金属。
(4)①因该反应放出大量的热,能够使置换出的铁以液态析出,而铝的熔点比铁的低,易混杂在铁水中,冷却后得到合金。②铝能够与氢氧化钠溶液反应产生氢气,而铁不能与氢氧化钠溶液反应,可用氢氧化钠溶液检验块状熔融物中是否含有金属铝。③A、C中物质与熔融物反应,产生污染空气的气体,而D中氢氧化钠溶液只能溶解铝,只有稀硫酸最合适。
答案:(1)蒸发皿 (2)镁条燃烧放出热量,使氯酸钾分解,且在高温下促使氧化铁粉末和铝粉发生剧烈反应
(3)2Al+Fe2O32Fe+Al2O3 D
(4)①合理 ②NaOH溶液 有气泡产生2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2↑ ③B
专题9 检测试题
选题表
难易度
知识点
易
中
难
金属的冶炼方法
2,3,9
铁及其化合物
的性质与应用
6,8
11,12,14
16
金属材料的性能与应用
4,7
合金及其应用
5,10
15
17
综合应用
1
13
18,19,20
一、单项选择题(共10小题,每小题2分,共20分,每小题只有一个正确选项)
1.化学在生产和生活中有重要的应用。下列说法正确的是( C )
A.电解饱和食盐水可冶炼金属钠
B.氧化钠可用于呼吸面具
C.铝热反应中的铝热剂是混合物
D.电解熔融AlCl3用于冶炼金属铝
解析:工业上用电解熔融NaCl的方法冶炼金属钠,A错误;过氧化钠与CO2和水反应生成氧气,过氧化钠可用于呼吸面具,B错误;铝粉和金属氧化物的混合物称为铝热剂,铝热剂是混合物,C正确;工业上采用电解熔融Al2O3的方法冶炼铝,D错误。
2.下列有关金属的工业制法的说法中,正确的是( C )
A.以海水为原料制得精盐,再电解精盐的水溶液制取钠
B.以海水、石灰乳等为原料,经一系列过程制得氧化镁,用H2还原氧化镁制得镁
C.以铁矿石、焦炭、空气、石灰石等为原料,通过反应产生的CO在高温下还原铁矿石制得铁
D.从铝土矿中获得氧化铝再制得氯化铝固体,电解熔融的氯化铝得
到铝
解析:工业制钠是电解熔融NaCl,2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑,而电解NaCl溶液的反应方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,得不到钠,A错误;镁的还原性比氢气的还原性强,不能用氢气还原MgO制取镁,工业制镁是电解熔融MgCl2,MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑,B错误;工业上常用CO在高温下还原铁矿石中的Fe2O3来炼铁,C正确;因为熔融状态下AlCl3不导电,所以从铝土矿中获得氧化铝,再电解熔融的Al2O3来获取金属铝,D错误。
3.在冶金工业上,通常均不能用化学还原剂制得的一组金属是( A )
A.Na、K、Mg、Al B.Zn、Fe、Cu、Ag
C.Na、K、Zn、Fe D.Mg、Al、Zn、Fe
解析:不能用化学还原剂制得的金属是一些非常活泼的金属,如Na、K、Mg、Al等。
4.下列有关金属及金属材料的说法不正确的是( B )
A.合金的性能一般优于纯金属
B.碳素钢是目前用量最大的合金,碳素钢在空气中比纯铁耐腐蚀
C.酒精灯加热铝箔至熔化,铝并不滴落,说明铝表面生成一层致密的氧化膜
D.用金属铝与V2O5反应冶炼钒,主要是因为铝的还原性比钒强
解析:合金与组成它的成分相比,一般具有熔点低、硬度大、抗腐蚀性强等方面的优点,性能一般优于纯金属,A正确;碳素钢在空气中更容易形成原电池,发生电化学腐蚀,所以碳素钢在空气中比纯铁耐腐蚀性差,B不正确;将一片铝箔置于酒精灯外焰上灼烧生成氧化铝,氧化铝的熔点高,包裹在Al的外面,所以铝箔熔化但不滴落,C正确;铝热反应可冶炼高熔点金属,可用金属铝与V2O5在高温下冶炼钒,铝作还原剂,常温下不反应,D正确。
5.蛟龙号载人潜水器的外壳是耐超高压的钛合金。下列有关合金的说法中正确的是( D )
A.钛合金是一种新型的金属单质
B.钛合金的熔点比成分金属的低,硬度小
C.钛合金的化学性质与钛单质相同
D.青铜、碳素钢、合金钢和硬铝均是合金
解析:合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质,不属于新型金属单质,A错误;合金的熔点一般比成分金属的熔点低,但硬度大,B错误;合金的化学性质与其成分金属的化学性质是相同的,钛合金除具备钛单质的化学性质外,还具有其他成分的化学性质,C错误。
6.下列试剂中,不能用于鉴别Fe2+和Fe3+的是( B )
A.NaOH溶液 B.稀硫酸
C.KSCN溶液 D.酸性KMnO4溶液
解析:氢氧化钠溶液与铁离子生成红褐色沉淀,与亚铁离子生成白色沉淀,迅速变成灰绿色,最后变为红褐色,A正确;稀硫酸与铁离子和亚铁离子都不反应,B错误;铁离子与KSCN溶液反应生成血红色溶液,C正确;亚铁离子能使酸性高锰酸钾溶液褪色,D正确。
7.放在手心就能熔化的稀有金属镓,其沸点为2 403 ℃,更奇妙的是镓熔化后在-120 ℃仍不易凝固;在常温下几乎不与氧气和水反应,但能溶于强酸和强碱;与其他金属熔合可改善合金性能;与硫、硒等非金属化合可生成优质的半导体材料。下列有关镓的性质和用途的叙述错误的是( A )
A.镓的熔点高
B.镓的性质与铝类似
C.镓能够与盐酸反应生成气体
D.镓可与多种金属形成合金
解析:从题给信息可知镓的熔点低。
8.下列物质间的转化不能通过一步化合反应实现的是( B )
A.Fe→FeCl3 B.FeCl2→Fe(OH)2
C.FeCl3→FeCl2 D.Fe→Fe3O4
解析:铁与氯气生成氯化铁是化合反应,A正确;氯化亚铁与氢氧化钠溶液或氨水生成氢氧化亚铁,不是化合反应,B错误;铁与氯化铁生成氯化亚铁是化合反应,C正确;铁与氧气生成四氧化三铁是化合反应,D正确。
9.《五金·铁》中记载:“若造熟铁,则生铁流出时相连数尺内,低下数寸,筑一方塘,短墙抵之。其铁流入塘内,数人执柳木棍排立墙上……众人柳棍疾搅,即时炒成熟铁。”下列说法不正确的是( B )
A.金属冶炼方法由金属活动性决定
B.熟铁是纯净物,生铁是混合物
C.炒铁是为了降低铁水中的碳含量
D.该法与近代往生铁水中吹空气炼钢异曲同工
解析:活泼性不同的金属,其冶炼方法不同,即金属冶炼方法由金属活动性决定,A正确;炒铁过程中降低了铁水中的碳含量,从而将生铁转化成熟铁,C正确;该冶炼方法和近代往生铁水中吹空气炼钢类似,都是利用空气中的氧气,将碳氧化成碳的氧化物,从而降低铁水中的碳含量,D正确。
10.“神舟八号”与“天宫一号”的成功对接,标志着中国的航空铝材处于世界领先的行列。下列关于铝合金的说法中错误的是( D )
A.铝合金是一种混合物,它比纯铝的熔点低
B.高温铝液易被氧化,铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼
C.镁铝合金耐腐蚀,但能被烧碱(NaOH)腐蚀
D.镁铝合金在盐酸中无法溶解
解析:合金均为混合物,一般来说,合金的熔点比成分金属的熔点低,A正确;在熔剂层覆盖下熔炼,可隔绝空气,防止高温铝液被O2氧化,B正确;镁铝合金中的铝能与NaOH溶液反应,C正确;合金中的Mg、Al均能与盐酸反应,D错误。
二、不定项选择题(共5小题,每小题4分,共20分,每小题有1～2个选项符合题意)
11.已知下述三个实验均能发生化学反应:
①
②
③
将铁钉放入硫酸铜溶液中
向硫酸亚铁溶液中滴入几滴氯水
将铜丝放入氯化铁溶液中
下列判断正确的是( AD )
A.实验①中铁钉只作还原剂
B.实验②中Fe2+既显氧化性又显还原性
C.实验③中发生的是置换反应
D.上述实验证明氧化性:Fe3+>Cu2+>Fe2+
解析:实验①中铁钉作还原剂,氧化性Cu2+>Fe2+;实验②中Fe2+只表现还原性;实验③中反应为2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2,不是置换反应,分析可知,氧化性Fe3+>Cu2+。综上可知氧化性Fe3+>Cu2+>Fe2+,故A、D正确,B、C错误。
12.现有AgNO3、KSCN、稀H2SO4、NaOH 4种无色溶液,只要加入下列试剂中的一种,就可以把它们区别开来,则这种试剂是( D )
A.FeCl2 B.Fe(NO3)3
C.Fe D.FeCl3
解析:FeCl2溶液与AgNO3溶液可产生白色沉淀,与NaOH溶液产生的白色沉淀迅速转变为灰绿色,最后转变为红褐色,但与稀H2SO4溶液和KSCN溶液无明显现象,A不符合题意;Fe(NO3)3溶液与KSCN溶液反应得血红色溶液,与NaOH溶液立即产生红褐色沉淀,但与AgNO3溶液、稀H2SO4溶液无明显现象,B不符合题意;Fe与AgNO3溶液、稀H2SO4溶液反应且现象不同,但与KSCN溶液、NaOH溶液无明显现象,C不符合题意;FeCl3溶液与AgNO3溶液反应产生白色沉淀,与KSCN溶液反应得血红色溶液,与NaOH溶液反应得红褐色沉淀,与稀H2SO4溶液无明显现象,D符合题意。
13.FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉,充分反应后仍有固体存在,则下列判断不正确的是( C )
A.加入KSCN溶液一定不变红色
B.溶液中一定含Fe2+
C.溶液中一定含Cu2+
D.剩余固体中一定含铜
解析:氧化性Fe3+>Cu2+,向氯化铁和氯化铜混合溶液中加少量铁粉,铁先与氯化铁反应,无固体生成,铁再与氯化铜反应,生成氯化亚铁和铜,所以固体中一定有铜,可能有铁。溶液中不可能有Fe3+,一定有Fe2+,当铁过量时,溶液中无Cu2+。综上所述,C不正确。
14.有关铁的化合物的说法中,错误的是( AC )
A.Fe(OH)2是一种黑色固体,不稳定,在空气中易被氧化转变为红褐色
B.由图示操作可制取Fe(OH)2
C.Fe3O4、Fe(OH)3都可以铁为原料直接与其他物质化合制得
D.Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明,能发生丁达尔效应
解析:Fe(OH)2是一种白色固体,A错误;煤油能减少FeSO4溶液与氧气接触,可以避免试管中部分氧气对氢氧化亚铁的氧化,B正确;铁在氧气中燃烧可直接化合生成Fe3O4,Fe(OH)3不可由铁单质直接化合生成,C错误;Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明,能发生丁达尔效应,D正确。
15.我国古代“药金”的冶炼方法是,将炉甘石(ZnCO3)和赤铜矿(Cu2O)与木炭按一定的比例混合后,加热至800 ℃,这种方法可炼出有金子般光泽的“药金”。下列叙述不正确的是( B )
A.“药金”实质上是铜锌合金
B.冶炼炉中炉甘石直接被木炭还原为锌
C.用盐酸可区别黄金和“药金”
D.用灼烧法能区别黄金和“药金”
解析:冶炼炉中炉甘石先是在高温下分解为ZnO,然后被木炭还原为Zn,B不正确。
三、非选择题(共5小题,共60分)
16.(10分)某同学为探究富含硫酸亚铁且保存时间较长的食品情况,设计了如下实验方案:
(1)试剂1的主要成分的化学式是 。
(2)加入新制氯水后溶液血红色加深的原因是 (用离子方程式表示)。
(3)该同学在实验中加入了过量氯水,放置一段时间后,发现深血红色褪去,现对褪色原因进行探究。
①提出假设
假设1:溶液中的+3价铁被氧化为更高价态的铁;
假设2: 。
②设计方案
为了对你所提出的假设2进行验证,请写出一种实验方案:
。
(4)写出一种保存FeSO4固体的方法: 。
解析:(2)淡血红色溶液中还含有较多的Fe2+,向其中加入新制氯水时,Cl2将Fe2+氧化为Fe3+,溶液中Fe3+浓度增大,生成的Fe(SCN)3浓度也增大,溶液颜色加深。
(3)溶液显血红色是因为溶液中含有Fe(SCN)3,根据假设1,则假设2是SCN-被过量的氯水氧化。
(4)由于FeSO4易被空气中的O2氧化,所以FeSO4应密封保存。
答案:(1)KSCN
(2)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-、Fe3++3SCN-Fe(SCN)3
(3)①SCN-被过量的氯水氧化 ②取少量褪色后的溶液,滴加过量KSCN溶液,若出现血红色,则说明假设2成立,若不出现血红色,则说明假设2不成立
(4)密封保存
17.(10分)(1)铝是以“贵族的身份”作为金属材料开始使用的。一百多年前,为了表彰门捷列夫对化学作出的杰出贡献,英国皇家学会不惜重金制作了一个比黄金还要贵重的奖杯——铝杯,赠送给门捷列夫。铝开始作为金属材料之所以贵于黄金,其原因是 (填字母,下同)。
A.铝是稀有金属
B.铝矿开采困难
C.缺乏廉价的铝冶炼技术
D.铝熔点高,作为材料不易加工
(2)铝在轿车上的应用已经大获成功,这是无可争辩的事实。比较钢而言,再生铝(回收利用)作为金属材料在汽车上应用的优点是 (多选)。
A.汽车重量减轻 B.铝的导电性能好
C.降低成本 D.铝的冶炼比铁容易
(3)目前市场上某些品牌笔记本电脑的外壳一改以往的有机合成材料,而使用铝合金材料(有钛铝合金、镁铝合金等),有些甚至还渗入碳纤维材料,使整体硬度得到进一步加强。铝合金材料在电脑上代替有机合成材料的目的是 (多选)。
A.增强导电性 B.增强美观
C.增加强度 D.增加运算速度
解析:铝是一种较活泼的金属,很难被还原,当电解法冶炼铝技术被应用于生产时,生产成本降低,且铝又具有密度小、易形成性能优良的合金等特点,使铝被广泛应用。
答案:(1)C (2)AC (3)BC
18.(10分)历史上金、银、铜主要是作为货币金属或装饰品被应用。
(1)金、银、铜常被作为钱币流通,从化学角度来看,主要是利用它们的 (填字母)。
A.硬度适中
B.密度适中
C.在自然界里都可得到纯净的单质
D.不活泼性
(2)试样X由氧化亚铁和氧化铜组成,取质量相等的两份试样,按图所示进行实验:
请写出步骤③中所发生的全部反应的离子方程式:
。
若全部的溶液Y和全部的粉末Z充分反应后,生成的不溶物W的质量是m,则每份试样X中氧化铜的质量为 (用m表示)。
解析:(1)金、银、铜都属于不活泼金属,易加工,因此,在历史上都曾经用作货币。(2)由题图分析可知,溶液Y为FeCl2、CuCl2混合溶液,粉末Z为Fe、Cu混合物,将Y和Z混合,发生反应:Fe+Cu2+Fe2++
Cu,Fe+2H+Fe2++H2↑,由生成的溶液呈强酸性且溶液中不含Cu2+表明,不溶物W全部是金属铜,每份试样中氧化铜的质量为m×8064×12=58m。
答案:(1)D
(2)Fe+Cu2+Fe2++Cu、Fe+2H+Fe2++H2↑ 58m
19.(14分)某铝合金中含有合金元素镁、铜、硅,为了测定该合金中铝的含量,设计了如下实验,请回答有关问题:
(1)称取样品a g,将其溶解于足量的稀盐酸中,过滤。滤液中主要含有 ,溶解、过滤用到的玻璃仪器是 。
(2)滤液中加过量氢氧化钠溶液、过滤,有关的离子方程式是 。
(3)向步骤(2)的滤液中通入足量二氧化碳气体,过滤,有关的离子方程式是 。
(4)步骤(3)过滤后的滤渣用蒸馏水洗涤2～3次,烘干并灼烧至恒重,冷却后称重,其质量为b g,有关的化学方程式是 ,
原样品中铝的质量分数是 。
(5)若步骤(2)中加入氢氧化钠的量不足,则实验结果 (填“偏高”“偏低”或“不影响”,下同);若步骤(4)中滤渣没有洗涤,则实验结果 ;若滤渣灼烧不充分,则实验结果 。
解析:(1)合金中能与盐酸反应的只有Mg、Al,Mg+2HClMgCl2+H2↑,
2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑。
(2)据滤液中主要含有的溶质,即可写出相应的离子方程式。
(3)通入CO2时,CO2可与AlO2-反应,因CO2过量,必须写成HCO3-的形式。
(4)氢氧化铝灼烧:2Al(OH)3Al2O3+3H2O。做实验取样品a g,实验后得氧化铝b g,设b g氧化铝中含铝的质量为x。
Al2O3 ～ 2Al
102 54
b g x
102∶54=b g∶x,
x=54×b102 g=9b17 g
样品中铝的质量分数9b17gag×100%=9b17a×100%。
(5)当加入NaOH不足时,有一部分Al(OH)3未转化为AlO2-而被过滤除去,使Al的质量减少,所以测定结果偏低;若(4)中未洗涤滤渣,则滤渣中附有的溶液中的溶质的质量被当作Al2O3的质量,使Al2O3的质量增大,即Al的质量增大,因而测得的结果偏高;若滤渣灼烧不充分,则使Al2O3的质量增大,即Al的质量增大,因而实验结果偏高。
答案:(1)MgCl2、AlCl3、HCl 烧杯、玻璃棒、普通漏斗
(2)Mg2++2OH-Mg(OH)2↓、Al3++4OH-AlO2-+2H2O、H++OH-H2O
(3)CO2+OH-HCO3-、AlO2-+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HCO3-
(4)2Al(OH)3Al2O3+3H2O 900b17a%
(5)偏低 偏高 偏高
20.(16分)Ⅰ.工业上可用含Fe2O3的钛铁矿(主要成分为FeTiO3,其中Ti化合价为+4价)制取TiO2,其主要流程如下:
Fe2O3与硫酸反应的离子方程式是 ;向甲溶液中加入铁的目的是 。
Ⅱ.还原法是工业上冶炼钛常用方法之一,该方法是以金红石(主要含TiO2)或TiO2为原料来制取,其主要工艺流程如下:
试回答下列问题:
(1)已知反应①通常在800～900 ℃的条件下进行,产物中有一种可燃性无色气体,其中当有1 mol Cl2完全反应时,参加反应的还原剂的物质的量为 mol。
(2)反应②通常在800 ℃的条件下进行,通入氩气的目的是 ;
分离反应②的产物所得到的海绵钛中常混有少量杂质,应如何除去杂质? (简述操作过程)。
(3)在上述工艺流程中可以循环使用的物质是 。
解析:Ⅰ.氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁和水,离子方程式是Fe2O3+
6H+2Fe3++3H2O;因为最终得到绿矾,所以应将铁离子还原为亚铁离子,加入铁的目的是把铁离子还原为亚铁离子。
Ⅱ.(1)反应①的反应物为TiO2、C、Cl2,结合流程图知,有TiCl4生成,利用原子守恒及题给信息可知,另一气体产物是CO,所以反应的化学方程式为TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO,在反应中C被Cl2氧化,当有1 mol Cl2完全反应时,参加反应的还原剂(C)的物质的量为1 mol。(2)反应②中反应物Mg以及产物Ti在高温下都易被空气中的氧气氧化,所以通入氩气的目的是,防止镁和钛在高温条件下被空气中的氧气氧化;此法制得的金属钛中含有少量金属镁,结合镁和钛性质可知,可采用盐酸酸洗镁和钛的混合物即可除去Mg。(3)由流程图知,可循环使用的物质为Cl2、Mg以及海绵钛除杂时生成的MgCl2等。
答案:Ⅰ.Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O 将Fe3+转化为Fe2+
Ⅱ.(1)1 (2)氩气作保护气,防止镁、钛被氧化 将海绵钛置于盐酸中酸洗,然后过滤即可得纯净的钛 (3)Cl2、Mg和MgCl2
模块综合检测
选题表
难易度
知识点
易
中
难
化学反应速率与限度
2,8,9
15
20
化学反应中能量变化
4
14
17
氮及其化合物的性质
6
19
简单有机化合物
1,5,7,11
18
铁及其化合物的性质
12,13
16
金属材料及金属冶炼
3,10
一、单项选择题(共10小题,每小题2分,共20分,每小题只有一个正确选项)
1.下列化学用语正确的是( C )
A.乙酸的分子式:CH3COOH
B.丙烷分子的空间填充模型:
C.乙烷的电子式:H··C··H··H··C··H··H··H
D.乙烯的结构简式:CH2CH2
解析:乙酸的分子式为C2H4O2,CH3COOH表示的是乙酸的结构简式,A错误;表示的是丙烷分子的球棍模型,B错误;电子式是在元素符号周围用“·”或“×”表示最外层电子的式子,乙烷分子中碳碳、碳氢之间形成共价键,用共用电子对来表示,C正确;有机物的结构简式指在分子式的基础上,要写出主要官能团的组成的式子,乙烯的官能团为,必须写明碳碳双键,因此乙烯的结构简式为CH2CH2,D错误。
2.工业合成氨的反应为N2+3H22NH3,该反应在一定条件下的密闭容器中进行。下列关于该反应的说法正确的是( B )
A.达到平衡时,反应速率:v(正)=v(逆)=0
B.使用催化剂可加快反应速率,提高生产效率
C.为了提高H2的转化率,应适当增大H2的浓度
D.若在密闭容器中加入1 mol N2和过量的H2,最后能生成2 mol NH3
解析:化学平衡状态是动态平衡,达到平衡时反应速率:v(正)=v(逆)≠0,A错误;使用催化剂可加快反应速率,提高生产效率,B正确;为了提高H2的转化率,可增加氮气的浓度或减小氨气的浓度,C错误;此反应为可逆反应,反应有一定限度,氢气和氮气不能完全转化成氨气,D错误。
3.下列说法不正确的是( C )
A.钢是用量最大、用途最广的合金,青铜是我国使用最早的合金
B.储氢合金是一类能大量吸收H2,并与H2结合成金属氢化物的材料
C.合金的硬度大于它的纯金属成分,熔点高于它的成分金属
D.钛合金、形状记忆合金、耐热合金以及储氢合金都属于新型合金
解析:钢是目前世界上用量最大、用途最广的合金,青铜是我国历史上使用最早的合金,A正确;储氢合金是指能与H2结合成金属氢化物的材料,能大量储存H2,B正确;一般地,合金的硬度大于它的纯金属成分,但熔点低于它的成分金属,C不正确;新型合金种类很多,像钛合金、形状记忆合金、耐热合金以及储氢合金都属于新型合金,D正确。
4.根据热化学方程式2H2(g)+O2(g)2H2O(g)
ΔH=-483.6 kJ· mol-1,下列说法或表达正确的是( A )
A.2 mol水蒸气分解生成2 mol氢气与1 mol氧气需吸收483.6 kJ的热量
B.2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH>-483.6 kJ· mol-1
C.H2(g)+12O2(g)H2O(g) ΔH=241.8 kJ· mol-1
D.1 mol氢气与0.5 mol氧气总能量小于1 mol水蒸气的总能量
解析:互为逆反应的两个反应,热量的吸收或放出正好相反,但吸收或放出的热量的数值相等,表现在热化学方程式中就是热量的绝对值相等,符号相反,A正确;气态水变成液态水要放出热量,故等量的氢气与氧气反应生成液态水,放出的热量要多于生成气态水放出的热量,B错误;氢气与氧气反应为放热反应,ΔH为负号,C错误;1 mol氢气与0.5 mol 氧气总能量大于1 mol水蒸气的总能量,D错误。
5.下列反应属于取代反应的是( D )
A.CH4+2O2CO2+2H2O
B.CH2CH2+H2CH3CH3
C.2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
D.+HO-NO2+H2O
解析:CH4+2O2CO2+2H2O,属于氧化反应,A错误;CH2CH2+H2CH3CH3,属于加成反应或还原反应,B错误;2CH3CH2OH+O22CH3CHO+
2H2O,属于氧化反应,C错误;+HO—NO2+H2O,属于取代反应,D正确。
6.用下列实验装置及药品制备相应气体,能达到实验目的的是( C )
选项
装置及药品
目的
A
制备H2S
B
制备NH3
C
制备NO2
D
制备Cl2
解析:HNO3具有强氧化性,与FeS反应不能产生H2S,应该使用稀H2SO4或稀HCl,A错误;NH4Cl受热分解产生NH3、HCl,两者在试管口遇冷又重新变为NH4Cl,因此不能用于制取NH3,B错误;Cu与浓硝酸混合发生反应产生Cu(NO3)2、NO2、H2O,因此可用来制取NO2气体,C正确;浓盐酸与MnO2混合加热反应可制取Cl2,而稀盐酸不能反应制取得Cl2,D错误。
7.下列说法正确的是( D )
A.CH4和Cl2按体积比1∶1混合,发生取代反应生成的产物只有两种
B.在光照条件下,烷烃易与溴水发生取代反应
C.酸性KMnO4溶液既可以验证乙烷和乙烯,还可以除去乙烷中混有的乙烯
D.乙烯与Br2的加成,乙烯使酸性KMnO4溶液褪色,都与分子内含有碳碳双键有关
解析:CH4和Cl2按体积比1∶1混合,在光照条件下发生取代反应生成的产物有HCl、CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4,产物不止两种,A错误;在光照条件下,烷烃易与溴蒸气发生取代反应,与溴水不反应,B错误;乙烯可以被酸性高锰酸钾溶液氧化,高锰酸钾溶液褪色,而乙烷不能被氧化,所以酸性KMnO4溶液可以验证乙烷和乙烯;乙烯能够被酸性高锰酸钾溶液氧化生成二氧化碳,引入新杂质气体二氧化碳,因此不能用酸性KMnO4溶液除去乙烷中混有的乙烯,C错误;乙烯分子结构中存在碳碳双键,乙烯与Br2可以发生加成反应,乙烯可以被酸性KMnO4溶液氧化,导致高锰酸钾溶液褪色,故D正确。
8.下表中产生H2的反应速率最大的是( D )
编号
金属(粉
末状)
金属物
质的量
/ mol
酸及酸
的浓度/
(mol·L-1)
酸的体
积/ mL
反应温
度/ ℃
A
Al
0.2
H2SO4 18.4
20
30
B
Mg
0.2
H2SO4 3
10
30
C
Fe
0.1
HNO3 6
20
60
D
Mg
0.1
H2SO4 3
10
60
解析:18.4 mol·L-1的硫酸是浓硫酸,Al遇浓硫酸会发生钝化,不产生H2,A不符合题意;铁会被硝酸氧化,该反应不产生H2,C不符合题意;B、D中,固体的物质的量不影响反应速率,温度高的反应速率较大,D符合题意。
9.在一密闭烧瓶中注入NO2,在25 ℃时建立下列平衡:2NO2(g)N2O4(g) ΔH=-55.3 kJ·mol-1,若把烧瓶置于100 ℃的沸水中,下列情况不变,能表示该反应达到平衡状态的是( A )
①颜色 ②平均相对分子质量 ③质量 ④压强 ⑤密度
A.①②④ B.①③④
C.③⑤ D.①③
解析:①混合气体的颜色不变,则NO2气体的浓度不变,反应达到平衡状态;②混合气体的质量不变,但随反应的进行,物质的量在不断改变,当平均相对分子质量不变时,气体的物质的量不变,则反应达到平衡状态;③反应物与生成物都呈气态,质量始终不变,所以质量不变时,不能表明反应达到平衡状态;④反应前后气体的分子数不等,随着反应的不断进行,压强在不断改变,当压强不变时,反应达到平衡状态;⑤混合气体的质量和体积都不发生改变,密度始终不变,所以密度不变时,反应不一定达到平衡状态。综合以上分析,①②④正确。
10.金属冶炼的方法分为以下四种:①焦炭法;②水煤气(或H2、CO)法;③活泼金属置换法;④电解法。古代有:a.火烧孔雀石炼铜;b.湿法炼铜。现代有:c.铝热法炼铬;d.从光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)中炼镁。下列对它们冶炼方法的分析,不正确的是( B )
A.a属于① B.b属于②
C.c属于③ D.d属于④
解析:火烧孔雀石炼铜是利用焦炭法,A正确;湿法炼铜、铝热法炼铬是利用活泼金属置换法,B不正确、C正确;从光卤石中炼镁是利用电解法,D正确。
二、不定项选择题(共5小题,每小题4分,共20分,每小题有1～2个选项符合题意)
11.糖类、油脂和蛋白质是维持人体生命活动所必需的三大营养物质。以下叙述中,不正确的是( CD )
A.植物油能使溴的四氯化碳溶液褪色
B.淀粉水解的最终产物是葡萄糖
C.糖类、油脂和蛋白质都是高分子化合物
D.蛋白质遇浓硝酸变黄色
解析:植物油分子中有碳碳双键,能使溴的四氯化碳溶液褪色,A正确;淀粉在催化剂作用下水解,最终产物是葡萄糖,B正确;葡萄糖是单糖,油脂是高级脂肪酸甘油酯,两者均是小分子物质,不属于高分子化合物,C错误;含有苯环的蛋白质遇浓硝酸变黄色,不含苯环的蛋白质遇浓硝酸不变黄,D错误。
12.某研究性学习小组从腐蚀印刷电路板的废液(含有FeCl2、FeCl3、CuCl2)中回收铜,并制备氯化铁晶体,设计流程如下:
下列说法正确的是( BC )
A.试剂a是铁、试剂b是稀硫酸
B.操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都用到玻璃棒
C.若试剂c是过氧化氢和盐酸,相应的反应为2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O
D.用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否含有Fe2+
解析:试剂b应为HCl,若用硫酸,则会引入杂质SO42-,A错误;操作Ⅰ、Ⅱ为过滤,需用玻璃棒引流液体,操作Ⅲ涉及蒸发操作,需用玻璃棒搅拌,防止液体飞溅,B正确;H2O2可将Fe2+氧化为Fe3+,根据HCl添加H+配平电荷守恒,相应离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O,C正确;溶液W中过量的HCl与KMnO4也反应,故此处不能用KMnO4检验Fe2+,D错误。
13.用CO还原2.40 g氧化铁,当固体质量变成2.28 g时,测得此固体中只存在2种氧化物。则此固体成分和它们的物质的量之比可能的是( A )
A.n(FeO)∶n(Fe3O4)=1∶1
B.n(Fe2O3)∶n(FeO)=2∶1
C.n(Fe2O3)∶n(FeO)=1∶1
D.n(Fe2O3)∶n(Fe3O4)=1∶1
解析:n(Fe2O3)=2.40 g160 g·mol-1=0.015 mol,所以所得固体中n(Fe)∶n(O)=
(0.015×2)∶(0.015×3-2.40-2.2816)=4∶5。当n(FeO)∶n(Fe3O4)=1∶1时,Fe、O原子数目之比为(1+3)∶(1+4)=4∶5,A符合题意;当n(Fe2O3)∶n(FeO)=2∶1时,Fe、O原子数目之比为(1+2×2)∶(1+3×2)=5∶7,B不符合题意;当n(Fe2O3)∶n(FeO)=1∶1时,Fe、O原子数目之比为(1+2)∶(1+3)=3∶4,C不符合题意;当n(Fe2O3)∶n(Fe3O4)=1∶1时,Fe、O原子数目之比为(3+2)∶(4+3)=5∶7,D不符合题意。
14.普通水泥在固化过程中其自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这一物理、化学特点,科学家发明了电动势法测水泥的初凝时间。此法的原理如图所示,反应的总方程式为2Cu+Ag2OCu2O+2Ag。下列有关说法正确的是( B )
A.2 mol Cu与1 mol Ag2O的总能量低于1 mol Cu2O与2 mol Ag具有的总能量
B.负极的电极反应式为2Cu+2OH--2e-Cu2O+H2O
C.测量原理示意图中,电流方向从Cu流向Ag2O
D.电池工作时,OH-向正极移动
解析:由题意知,该装置组成了原电池,反应过程中化学能转化为电能,反应物的总能量高于生成物的总能量,A错误;Cu在反应中失电子,为原电池的负极,故电流方向为Ag2O→Cu,C错误;电池工作时,电池内部OH-移向负极,D错误。
15.某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响,进行了如下实验:实验原理为2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+
8H2O,实验内容及记录如下:
实
验
编
号
室温下,试管中所加试剂及其用量/mL
溶液紫
色褪去
所需时
间/min
0.6 mol·L-1
H2C2O4溶液
H2O
3 mol·L-1
H2SO4溶液
0.05 mol·L-1
KMnO4溶液
1
3.0
2.0
2.0
3.0
1.5
2
2.0
a
2.0
3.0
2.7
3
1.0
4.0
2.0
b
3.9
下列说法错误的是( BD )
A.a=3.0
B.b=5.0
C.根据上表中的实验数据可知,其他条件不变时,H2C2O4浓度越大,反应速率越快
D.忽略混合前后溶液体积的微小变化,实验1这段时间内平均反应速率v(H2C2O4)=0.15 mol·L-1·min-1
解析:由实验1可知,反应体系的总体积为10.0 mL,则实验2中总体积也应为10 mL,则表中a=10.0-2.0-2.0-3.0=3.0,A正确;b=10.0-
1.0-4.0-2.0=3.0,B错误;根据上表中的实验数据可知,其他条件不变时,H2C2O4浓度越大,溶液紫色褪去所需时间越少,即反应速率越快,C正确;紫色褪去说明高锰酸钾完全反应,该时间段内Δc(KMnO4)=
0.05mol·L-1×3.0×10-3L0.01 L=0.015 mol·L-1,
所以v(KMnO4)=0.015mol·L-11.5min=0.01 mol·L-1·min-1,根据反应方程式可知v(H2C2O4)=52v(KMnO4)=0.025 mol·L-1·min-1,D错误。
三、非选择题(共5小题,共60分)
16.(10分)铁是人类较早使用的金属之一。运用所学知识,回答下列问题。
(1)Fe(OH)2很不稳定,露置在空气中容易被氧化,Fe(OH)2被氧化的化学方程式为 ;观察到的现象为 ;为了获得白色的Fe(OH)2沉淀,可以用不含Fe3+的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
(2)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时你觉得还需加入 。
(3)除去蒸馏水中溶解的O2常采用 的方法。
(4)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是,用长胶头滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液,这样操作的理由是
。解析:(1)Fe(OH)2很不稳定,露置在空气中容易被氧化生成Fe(OH)3,化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3;观察到的现象为白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色。
(2)FeSO4溶液中Fe2+易被氧化为Fe3+,加入铁粉可以防止Fe2+被氧化。
(3)氢氧化亚铁的制备要隔绝空气,除去蒸馏水中溶解的O2常采用加热至沸腾的方法。
(4)长胶头滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液,可以防止空气随着NaOH溶液的加入进入溶液,防止生成的Fe(OH)2被氧化。
答案:(1)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3 白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色 (2)铁粉 (3)加热至沸腾 (4)防止生成的Fe(OH)2被氧化
17.(12分)依据化学能与热能的相关知识回答下列问题:
(1)下列过程不一定属于放热过程的是 (填字母)。
A.形成化学键 B.燃料燃烧
C.化合反应 D.葡萄糖的氧化分解
E.酸碱中和 F.炸药爆炸
(2)已知A和B是同种元素形成的两种单质,A转化为B时需要吸收能量,则A和B中较稳定的是 (填“A”或“B”)。
(3)图中所示反应12N2(g)+32H2(g)NH3(g)为 (填“吸热”或“放热”)反应。
(4)1 mol NH3(g)生成1 mol N原子和3 mol H原子的过程 (填“吸收”或“放出”) kJ能量。
解析:(1)形成化学键、物质的燃烧、炸药爆炸、中和反应、葡萄糖的氧化分解均放出能量,只有C中化合反应可能为吸热反应,如碳与二氧化碳化合生成CO。(2)A转化为B时需吸收能量,可知A的能量低,B的能量较高,则较稳定的为A。(3)根据图示,反应物12N2(g)+32H2(g)的总能量高于生成物NH3(g)的总能量,反应放热。(4)1 mol NH3(g)生成
1 mol N原子和3 mol H原子的过程中发生了化学键的断裂,需要吸收能量;根据图示,吸收的能量为b kJ。
答案:(1)C (2)A (3)放热 (4)吸收 b
18.(12分)从煤和石油中可以提炼出化工原料A和H。已知A是石油裂解气的主要产物之一,其产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志。H是一种比水轻的油状液体,H仅由碳氢两种元素组成,H不能使酸性KMnO4溶液褪色,其碳元素与氢元素的质量比为12∶1,H的相对分子质量为78。下列是有机物A～G之间的转化关系:
请回答下列问题:
(1)D中所含官能团的名称是 。
(2)写出反应③的化学方程式: 。
(3)G是一种高分子化合物,可以用来制造农用薄膜材料等,其结构简式: 。
(4)在体育竞技比赛中,当运动员肌肉挫伤或扭伤时,随队医生立即对准其受伤部位喷射物质F(沸点12.27 ℃)进行应急处理。写出由A制备F的化学方程式: 。
(5)下列关于B的一种同系物甲醇的说法不正确的是 (填字母)。
a.甲醇的结构简式为CH3OH,官能团为—OH
b.甲醇完全燃烧后的产物为CO2和H2O
c.B与甲醇都极易溶于水,是因为它们都含有与水分子结构相似的官能团:—OH
d.甲醇与钠反应可以产生氢气,所以甲醇显酸性
(6)等质量的A、H完全燃烧时消耗O2的物质的量 (填“A>H”“A
(1)D是乙酸,其中所含官能团的名称是羧基。
(2)反应③是乙醇的催化氧化,化学方程式为
2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O。
(3)G是一种高分子化合物,可以用来制造农用薄膜材料等,因此G是聚乙烯,其结构简式为CH2—CH2。
(4)乙烯和氯化氢发生加成反应生成氯乙烷,反应的化学方程式为
CH2CH2+HClCH3CH2Cl。
(5)甲醇的结构简式为CH3OH,官能团为—OH,a正确;甲醇完全燃烧后的产物为CO2和H2O,b正确;B与甲醇都极易溶于水,是因为它们都含有官能团—OH,c正确;甲醇含有羟基,与钠反应可以产生氢气,甲醇是非电解质,不显酸性,d不正确。
(6)等质量的乙烯和苯,乙烯分子中氢元素含量高于苯中氢元素含量,含氢量越高,消耗的氧气越多,则等质量的A、H完全燃烧时消耗O2的物质的量A>H。
答案:(1)羧基
(2)2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
(3)CH2—CH2
(4)CH2CH2+HClCH3CH2Cl
(5)d (6)A>H
19.(12分)工业上制取硝酸铵的流程如图,回答下列问题:
(1)NH3的电子式为 。
(2)设备Ⅱ中发生反应的化学方程式为
。
(3)设备Ⅲ中生成HNO3的化学方程式为 ,设备Ⅲ在工作时不断通入空气的目的是 。
(4)设备Ⅳ中的尾气主要为NO,可以用NaClO溶液吸收,其他条件相同,NO转化为NO3-的转化率随NaClO溶液初始pH的变化如图所示。
①在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成Cl-和NO3-,其离子方程式为 。
②NaClO溶液的初始pH越小,NO转化率越高,其原因是 。
解析:(1)NH3属于共价化合物,其电子式为
H··N··H····H。
(2)由框图可知:设备Ⅱ是氨气和氧气在催化剂的条件下发生反应,生成一氧化氮和水,其反应的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O。
(3)由框图可知:设备Ⅲ中是一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮,二氧化氮再和水反应生成一氧化氮和HNO3,该反应的化学方程式为2NO+
O22NO2,3NO2+H2O2HNO3+NO或4NO+3O2+2H2O4HNO3。设备Ⅲ在工作时不断通入空气的目的是使NO循环利用,最终NO全部转化成HNO3。
(4)①在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成Cl-和NO3-,其离子方程式为3HClO+2NO+H2O3Cl-+2NO3-+5H+或3ClO-+2NO+H2O3Cl-+2NO3-+
2H+。②pH越小,溶液的酸性越强,溶液中HClO的浓度越大,氧化NO的能力越强,NO转化率越高。
答案:(1)H··N··H····H
(2)4NH3+5O24NO+6H2O (3)4NO+3O2+2H2O4HNO3(或2NO+O22NO2,3NO2+H2O2HNO3+NO) 可使NO循环利用,将NO全部转化成HNO3 (4)①3HClO+2NO+H2O3Cl-+2NO3-+5H+(或3ClO-+2NO+H2O3Cl-+
2NO3-+2H+) ②溶液pH越小,溶液中HClO的浓度越大,氧化NO的能力越强
20.(14分)按要求回答问题:
(1)以Zn和Cu为电极,稀H2SO4为电解质溶液形成的原电池中:
①H+向 (填“正”或“负”,下同)极移动。
②电子流动方向由 极流向 极。
③若有1 mol e-流过导线,则理论上负极质量减少 g。
④若将稀硫酸换成硫酸铜溶液,电极质量增加的是 (填“锌极”或“铜极”),原因是 (用电极方程式表示)。
(2)一定温度下,在容积为2 L的密闭容器中进行反应:aN(g)bM(g)+cP(g),M、N、P的物质的量随时间变化的曲线如图所示:
①反应化学方程式中各物质的化学计量数之比为a∶b∶c= 。
②1 min到3 min这段时间,以M的浓度变化表示的平均反应速率为 。
③下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是 (填字母)。
A.反应中当M与N的物质的量相等时
B.P的质量不随时间变化而变化
C.混合气体的总物质的量不随时间变化而变化
D.单位时间内每消耗a mol N,同时消耗b mol M
E.混合气体的压强不随时间的变化而变化
F.M的物质的量浓度保持不变
解析:(1)①在原电池工作的过程中,阳离子向正极移动。②在原电池中,电子由负极流出,流入正极。③负极的电极反应为Zn-2e-Zn2+,当转移1 mol e-时,消耗0.5 mol Zn,质量为0.5 mol×65 g·mol-1=
32.5 g。④稀硫酸换成硫酸铜溶液后,在正极为铜离子得电子被还原。
(2)①由图示信息可知:N、M、P的物质的量在0～6 min内的变化量分别为6 mol、3 mol、3 mol,因其物质的量变化量之比等于化学计量数之比,故a∶b∶c=2∶1∶1。②1 min到3 min这段时间,M的浓度变化量为(4-3)mol2 L=0.5 mol·L-1,则速率为0.25 mol·L-1·min-1。
③反应中当M与N的物质的量相等时,并不能说明M或N的浓度保持不变,不一定平衡,A错误;P的质量不随时间变化而变化,说明P的浓度保持不变,处于平衡状态,B正确;由于该反应是一个反应前后等体积的可逆反应,混合气体的总物质的量并不随反应的进行而变化,不一定平衡,C错误;单位时间内每消耗a mol N,同时消耗b mol M,说明反应的正、逆反应速率相等,处于平衡状态,D正确;由于该反应是一个反应前后等体积的可逆反应,混合气体的压强不随反应的进行而发生改变,不一定平衡,E错误;M的物质的量浓度保持不变,说明反应处于平衡状态,F正确。
答案:(1)①正 ②负 正 ③32.5 ④铜极 Cu2++2e-Cu
(2)①2∶1∶1 ②0.25 mol·L-1· min-1 ③BDF
相关资料
更多
