专题11 ：金属知识规律

 

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【专题目标】（1）熟练掌握各种代表金属的性质和反应现象

（2）综合运用一些重要化合物的性质进行解题

（3）重点掌握Fe、Fe²⁺、Fe³⁺的相互转变

【经典题型】

【例1】两种金属混合粉末15g，与足量的盐酸反应时生成11.2L氢气（标准状况），符合上述情况的金属混合物的是

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

【点拨】由题知，若生成1mol氢气，则需金属混合物的质量为30g；对于选项中的各种金属，分别只要生成1mol氢气，一个质量大于30g，一个质量小于30g，即符合题意，不反应的按无穷大计算。所以该题答案为 B、C

【巩固】由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混和物10克，与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2升，则混和物中一定含有的金属是
         A、锌                    B、铁                 C、铝                 D、镁

【答案】C

【例2】下图中的每一方格表示有关的一种反应物或生成物,其中粗框表示初始反应物(反应时加入或生成的水,以及生成沉淀J时的其他产物均已略去).

 

请填写下列空白:

(1)物质B是       ,F是        ,J是       .

(2)反应①的离子方程式是                                  .

【点拨】饱和食盐水电解的产物是NaOH、Cl₂、H₂ 。由反应关系可知A为NaOH，B为Cl₂,C为H₂，G为HCl。再由F和HCl生成氢气，且Cl₂+F→I,H+Cl₂→I可知F为变价金属，不难推知F为Fe,H和I分别为FeCl₂和FeCl₃ ；最后注意理解D与H、I的反应。由题知D、E为NaCl、NaClO，通过上述分析可知D应为NaClO，有关反应为：I→J: Fe³⁺ + 3ClO^- + 3H₂O = Fe(OH)₃↓ + 3HClO ,发生了互促水解反应。而H→J是因为ClO^－有强氧化性，将Fe^2＋氧化为Fe^3＋，再发生I→J的反应。反应①的离子方程式是Cl₂ + 2OH^- = ClO^- + Cl^- + H₂O

    这是一道有一定难度的物质推断题，涉及的知识面广，考查了氯单质、氯化物、氯的含氧化合物、铁元素的变价、铁元素的化合物、盐的水解及氧化性、电解等知识。除了考查知识外，还以上述知识为载体考查学生对学过的知识整理、归纳、分析的能力，对物质I和H的推断论证考查了学生的思维的发散和收敛以及对元素知识的“升华”的能力。因而本题是当前知识、能力型高考试题中一个成功的典型。

【巩固】在一定条件下可实现下图所示物质之间的变化:

请填写以下空白:

(1)孔雀石的主要成分是CuCO₃?Cu(OH)₂(碱式碳酸铜),受热易分解.下图中的F是      .

(2)写出明矾溶液与过量NaOH溶液反应的离子方程式:         .

(3)图中所得G和D都为固体,混和后在高温下可发生反应,写出该反应的化学方程式:             .

(4)每生成1摩D,同时生成       摩E.

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

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

【例3】将高岭土（Al₂O₃?2SiO₂?H₂O）和纯碱混合均匀，加热熔融，冷却后用水浸取熔块，过滤并弃其残渣，滤液用适量的盐酸酸化，经过滤得到沉淀和含Al³⁺的滤液。

（1）高岭土与纯碱熔融时，发生的化学方程式是              最后得到的沉淀物是          

（2）取上述部分滤液用NaOH溶液处理，使Al³⁺_­全部转化为含AlO₂^-的溶液（A溶液），另取部分原滤液（B溶液）与A溶液混合，欲使混合后溶液中的Al元素全部转变成Al(OH)₃ 沉淀，若A溶液中含a mol AlO₂^-离子，B溶液中含b mol Al³⁺ 离子。

 ①当A、B溶液恰好完全反应，则a与b的关系是          

② 当Al³⁺剩余，则应通入       （气体）为沉淀剂，其物质的量是          （用含a、b关系式表示，下同）

③ 当AlO₂^-剩余，则应通入      （气体）为沉淀剂，其物质的量为         

（3）取上述含Al³⁺的滤液100mL，设物质的量浓度为c₁ mol?L^-1 ,逐滴加入 100mL

c₂ mol?L^-1 的NaOH溶液，当c₁、c₂满足        关系时，反应先有沉淀生成，然后沉淀部分溶解，此时还有Al(OH)₃            mol

【点拨】本题（2）的第①问主要依据Al³⁺ + 3AlO₂^- + 6H₂O = 4 Al(OH)₃↓来解答，第②问欲使Al³⁺变成沉淀，则沉淀只能是Al(OH)₃，应加入碱性物质，溶于水呈碱性的气体只有氨气，第③问欲使AlO₂^- 变成Al(OH)₃沉淀，则应加入弱酸，所以通入的气体是CO₂。所通气体的物质的量涉及到过量计算。

 第（3）小题则考查了Al(OH)₃的两性，Al(OH)₃能溶于强碱。

【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

【巩固】下表为几种盐在不同温度下的溶解度

 

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

我国化学家候德榜教授根据在通常情况下，NaHCO₃的溶解度比NaCl、Na₂CO₃、NH₄Cl都小的性质，运用CO₂+NH₃+H₂O == NH₄HCO₃  NaCl+NH₄Cl == NaHCO₃¯+NH₄Cl
其步骤如下图：
             
       试回答：
       (1)步骤(III)中过滤所得晶体A的化学式     ，固体残留物B的化学式      
       (2)(I)、(II)步骤的顺序不能颠倒，其原因是                           
       (3)步骤(V)从滤液中分离出来的晶体C的化学式为        ，根据溶解度说明为什么在冷却情况下可以将晶体C从滤液中分离出来                    

【答案】（1）NaHCO₃ ；Na₂CO₃

（2）二氧化碳在水中的溶解度小，先通氨气饱和，再通二氧化碳，可大大增加二氧化碳的溶解量，从而使后续过程中能生成更多的产物

（3）NH₄Cl；在高温下，氯化钠的溶解度比氯化铵小，而在冷却的情况下，氯化铵的溶解度反而比氯化钠小，从而使它从溶液中分离出来

 

【随堂作业】

1.将过氧化钠投入到氯化亚铁溶液中,可观察到的现象是

      A.最终生成白色沉淀            B.最终生成红褐色沉淀

      C.有气泡产生                  D.无变化

2．下列有关纯铁的描述正确的是

A.  熔点比生铁的低

B.  与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率比生铁的快

C.  在潮湿空气中比生铁容易被腐蚀

D.  在冷的浓硫酸中可钝化

3．相同条件下，将Mg、Al、Fe分别投入质量相等且足量的稀硫酸中，反应结束后三种溶液的质量相等，则投入的Mg、Al、Fe质量关系为

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

4.a升CO₂气体通过足量Na₂O₂所得的气体与b升NO相混和时,可得到c升气体(相同状况),以下表达式中错误的是 
          A.若a<b,则c<0.5(a+b)       B.若a>b,则c=0.5(a+b)

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

5.已知原子量：Li-6.9     Na-23    K-39      Rb-85。今有某碱金属M及其氧化物M₂O组成的混和物10.8克，加足量水充分反应后，溶液经蒸发和干燥得固体16克。据此可确定碱金属M是
         A.Li                 B.Na             C.K                            D.Rb

6．在由FeO、Fe和Fe₂O₃ 组成的混和物中加入100mL2mol/L的盐酸，恰好使混和物完全溶解，并放出448mL气体（标况），此时溶液中无Fe³⁺，则下列判断正确的是
         A、混和物里三种物质反应时消耗盐酸的物质的量之比为1：1：3
         B、反应后所得溶液中的Fe²⁺与Cl^-物质的量之比为1：2
         C、混和物里，FeO的物质的量无法确定，但Fe比Fe₂O₃的物质的量多
         D、混和物里，Fe₂O₃的物质的量无法确定，但Fe比FeO的物质的量多

7.在2升Fe₂(SO₄)₃和CuSO₄组成的混和液中,加入30克纯铁粉,最后得到2升0.25摩/升的FeSO₄溶液及26克固体混和物,则原混和物中Fe₂(SO₄)₃的物质的量浓度为

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组成的混和物27.2克，把它们溶于足量的水中充分反应后，溶液中Ca²⁺、CO₃^2-、HCO₃^-均转化为沉淀，将反应器内水分蒸干，最后得到白色固体物质共29克，则原混和物中Na₂CO₃的质量是

        A.10.6克          B.5.3克          C.5.9克          D.无法确定

9.将a摩钠和a摩铝一同放入m克水(足量)中，所得溶液的密度为d克/毫升，该溶液的质量百分比浓度为

         A.        B.          C.             D.

10.向盛有25毫升0.2摩/升的Na₂CO₃溶液的试管中缓缓滴入0.1摩/升盐酸75毫升,且边加边振荡，则在标况下,产生CO₂气体的体积为         mL

11.2.1克平均式量为7.2的CO和H₂组成的混和气体在足量的氧气中充分燃烧后，立即通入足量的Na₂O₂粉未中，待反应完全后，粉未质量可增加         g
12．实验室有CuO和Cu粉的混合物。请你利用给出的实验仪器及试剂，设计两种测定该样品（已称得其质量为m克）中氧化铜质量分数的方法，并填写表格中的有关内容。

实验

方法

实验过程中所发生反应的

化学方程式

实验所用仪器

（用编号表示）

实验需直接测定的有关物理量

（用文字说明）

1

 

 

 

2

 

 

 

实验可能用到的主要仪器：

①托盘天平   ②启普发生器    ⑧硬质玻璃管    ④泥三角    ⑤烧杯

⑥坩埚   ⑦酒精灯   ⑧玻棒    ⑨漏斗    ⑩干燥管

实验可能用到的试剂：

a．锌粒    b．稀硫酸    c．氯化钠溶液    d，浓硫酸

13. 现有铁和铜组成的合金共a摩尔，其中铜的物质的量分数为x，研成粉未状后全部投入含b摩尔HNO₃的稀溶液中，微热使其充分反应，且HNO₃的还原产物只有NO。试回答下列问题：
（1）用微粒符号填写下列空白（列举出全部可能出现的情况）

 

①

②

③

④

⑤

⑥

残留固体成份

 

 

 

 

 

 

溶液中的金属离子

 

 

 

 

 

 

       （2）当溶液中金属离子只有Fe²⁺、Cu²⁺时，则b的取值范围是（用a、x表示）                  。
（3）当x=0.5，溶液中Fe³⁺和Fe²⁺的物质的量相等，在标准状况下共产生672毫升NO气体，求a和b的值（写出计算过程）。

14. 向明矾[KAl(SO₄)₂?12H₂O]溶液中逐滴加入Ba(OH)₂溶液至过量。
       （1）当明矾为1摩尔时，试在图中画出生成的每种沉淀物质的量随Ba(OH)₂物质的量变化的曲线（表明化学式）
                                  
       （2）当向体积为a升，浓度为Mmol/L的明矾溶液中滴加b升、Nmol/L的Ba(OH)₂溶液时，用含a、M、N的代数式表示：
       ①当b满足           时，沉淀的总物质量最大
       ②当b满足           时，沉淀的总质量最大
       （3）若向含m摩KAl(SO₄)₂的溶液中加入含n摩尔Ba(OH)₂溶液，试讨论取不同范围值时，沉淀中各组分的物质的量是多少？
      

【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.

实验方法

实验过程中所发生
反应的化学方程式

实验所用仪器

（用编号表示）

实验需直接测定的

有关物理量

（用文字说明）

1

H₂SO₄＋Zn→ZnSO₄＋H₂↑

H₂＋CuOCu＋H₂O

①②③⑦

实验前样品和硬质玻璃管的总质量（或硬质玻璃

管的质量）

实验后Cu及硬质玻璃管的总质量

2

H₂SO₄＋CuO→CuSO₄＋H₂O

①⑤⑧⑨

过滤后剩余固体的质量

3

2Cu＋O₂2CuO

①④⑥⑦⑧

实验前坩埚与样品总质量

（或坩埚质量）

实验后坩埚与CuO总质量

13.(1)

 

①

②

③

④

⑤

⑥

残留固体成份

Fe  Cu

Cu

Cu

―

―

―

溶液中的金属离子

Fe²⁺

Fe²⁺

Fe²⁺ Cu²⁺

Fe²⁺ Cu²⁺

Fe²⁺ Fe³⁺ Cu²⁺

Fe³⁺ Cu²⁺

(2)          (3)  a=0.04   b=0.12

14.（1）

                           
（2）①当a×M×1.5=bN时，沉淀总量最多
          ②当bN³2aM时，沉淀总质量最大
（3）①n³2m时，BaSO₄=2m（摩），Al(OH)₃=0（摩）
              ②1.5m£n£2m时，BaSO₄=n（摩），Al(OH)₃=m-(2n-3m)=4m-2n（摩）
      ③n£1.5m时，BaSO₄=n（摩），Al(OH)₃=（摩）