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專題跟蹤檢測 金屬元素及其化合物 1．(2018唐山模擬)化學在生產和日常生活中有著重要的應用，如表所示用途與其性質或原理對應關系不正確的是(　　) 選項 現(xiàn)象或事實 解釋 A Na2O2常用于潛水艇或呼吸面具的供氧劑 Na2O2與H2O、CO2反應產生O2 B 常用鋁箔做包裝材料 金屬鋁有很好的延展性 C FeCl3溶液可用于刻制印刷銅電路板 FeCl3與Cu發(fā)生反應：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ D 用熱的純堿溶液洗去油污 Na2CO3可直接與油污反應 解析：選D　Na2O2與H2O、CO2反應產生O2，因此Na2O2常用于潛水艇或呼吸面具的供氧劑，A正確；金屬鋁有很好的延展性，因此常用鋁箔做包裝材料，B正確；FeCl3與Cu發(fā)生反應：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，所以FeCl3溶液可用于刻制印刷銅電路板，C正確；純堿是Na2CO3，水解顯堿性，能清洗油污，Na2CO3與油污不能直接反應，D錯誤。 2．(2018萊蕪模擬)下列說法中錯誤的是(　　) A．鈉在空氣中燃燒時，先熔化，再燃燒，最后所得產物為Na2O2 B．鎂因在空氣中形成一層致密的氧化膜保護了里面的鎂，故鎂不需要像鈉似的特殊保護 C．鋁制品在生活中非常普遍，是因為鋁不活潑 D．鐵因在潮濕的空氣中生成的氧化膜疏松多孔，不能保護內層金屬，故鐵制品往往需要涂保護層 解析：選C　鈉與O2反應時，條件不同，產物就不同，鈉在加熱或點燃條件下的產物為Na2O2，故A項正確；鎂表面能生成致密的氧化膜，保護內層金屬，而鈉易被氧化需特殊保護，故B項正確；鋁表面能生成致密的氧化膜，保護內層金屬，鋁的化學性質比較活潑，如常溫下能與鹽酸、NaOH溶液反應，故C項錯誤；鐵銹疏松多孔，故鐵制品需涂保護層，故D項正確。 3．(2018衡水模擬)在一些高檔茶葉、點心等食品的包裝盒中有一個小袋，將小袋打開，可以看到灰黑色粉末，其中有些已變成棕褐色。將灰黑色粉末溶于稀鹽酸，取上層清液，滴入幾滴氯水，再滴加KSCN溶液，馬上出現(xiàn)血紅色。以下結論不正確的是(　　) A．該灰黑色粉末用作抗氧化劑 B．該灰黑色粉末不可食用 C．小袋中原來裝有鐵粉 D．小袋中原來裝有氧化鐵 解析：選D　由題中信息，溶于鹽酸后，滴入氯水和KSCN溶液，馬上出現(xiàn)血紅色，說明溶液中存在Fe3＋，原粉末含有鐵元素。灰黑色粉末具有還原性，用作抗氧化劑，故A正確；該灰黑色粉末不可食用，故 B正確；該灰黑色粉末是鐵粉，故C正確；氧化鐵不是灰黑色，且不具有還原性，不能抗氧化，故D錯誤。 4．(2019屆高三黑龍江六校聯(lián)考)如圖所示的5種物質中均含同種金屬元素，且在一定條件下(不含電解)能按圖示箭頭方向實現(xiàn)一步轉化，則該金屬元素可能是(　　) ①Na　?、贙　　 ③Ca　?、蹻e　　⑤Cu A．①②　　　　　　　　 　B．③④ C．④⑤ D．①⑤ 解析：選C　NaNO3無法一步轉化成NaOH，NaOH也無法一步生成Na2O，NaCl也無法一步生成金屬鈉(除電解方法)，故①錯誤；KNO3無法一步轉化成KOH，KOH也無法一步生成K2O，KCl也無法一步生成金屬鉀(除電解方法)，故②錯誤；Ca(NO3)2無法一步轉化成Ca(OH)2，CaCl2也無法一步生成金屬鈣(除電解法)，故③錯誤；Fe 能夠與硝酸反應生成Fe(NO3)2，F(xiàn)e(NO3)2與NaOH反應生成Fe(OH)3沉淀，F(xiàn)e(OH)3加熱生成Fe2O3，F(xiàn)e2O3與鹽酸反應生成FeCl3，F(xiàn)eCl3與鋅反應生成鐵，鐵及其化合物均能夠按照圖示箭頭通過一步反應完成，故④正確；Cu 與硝酸反應生成Cu(NO3)2，Cu(NO3)2與NaOH溶液反應生成Cu(OH)2沉淀，Cu(OH)2 加熱分解生成CuO，CuO與鹽酸反應生成CuCl2，CuCl2與鐵反應生成銅，所以Cu滿足題中轉化關系，故⑤正確。 5．(2018龍巖模擬)酸性溶液中，F(xiàn)e2＋會被空氣緩慢氧化為Fe3＋。不同條件下，一定濃度的Fe2＋的氧化率隨時間變化關系如圖所示。下列有關說法正確的是(　　) A．該氧化過程的離子方程式為Fe2＋＋O2＋4H＋===Fe3＋＋2H2O B．pH＝1.5時Fe2＋的氧化率一定比pH＝2.5的大 C．Fe2＋的氧化率僅與溶液的pH和溫度有關 D．其他條件相同，80 ℃時Fe2＋的氧化率比50 ℃的大 解析：選D　A項，電子轉移數(shù)目不守恒，應為4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，錯誤；B項，由圖像知，F(xiàn)e2＋的氧化率受pH和溫度的影響，所以pH＝1.5時Fe2＋的氧化率不一定比pH＝2.5時的大，錯誤；C項，F(xiàn)e2＋的氧化率不僅與溶液的pH和溫度有關，還與離子的濃度等其他因素有關，錯誤；D項，由圖像可知，其他條件相同溫度不同時，F(xiàn)e2＋的氧化率與溫度成正比，溫度越高，F(xiàn)e2＋的氧化率越大，正確。 6．某溶液中有Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋和Al3＋四種陽離子，若向其中加入過量的NaOH溶液，微熱并攪拌，過濾，在濾渣中再加入過量的鹽酸，所得溶液中大量增加的陽離子是(　　) A．Mg2＋ B．Fe2＋ C．Fe3＋ D．Al3＋ 解析：選C　Fe2＋在此過程中被氧化成Fe3＋。 7．某同學用Na2CO3和NaHCO3溶液進行如圖所示實驗。下列說法中正確的是(　　) A．實驗前兩溶液的pH相等 B．實驗前兩溶液中離子種類完全相同 C．加入CaCl2溶液后生成的沉淀一樣多 D．加入CaCl2溶液后反應的離子方程式都是CO＋Ca2＋===CaCO3↓ 解析：選B　A項，等濃度的Na2CO3和NaHCO3溶液中，CO水解程度大于HCO，溶液pH不同。Na2CO3溶液pH大于NaHCO3溶液，錯誤；B項，溶液中陰陽離子為CO、HCO、OH－、H＋和Na＋，實驗前兩溶液中離子種類完全相同，正確；C項，Na2CO3和 CaCl2 1∶1反應生成CaCO3沉淀，NaHCO3與CaCl2發(fā)生反應：CaCl2＋2NaHCO3=== CaCO3↓＋2NaCl＋H2O＋CO2↑，加入CaCl2溶液后生成的沉淀不一樣多，錯誤；D項，加入CaCl2溶液后，Na2CO3溶液中反應的離子方程式是CO＋Ca2＋===CaCO3↓，NaHCO3溶液中反應的離子方程式是Ca2＋＋2HCO===CaCO3↓＋H2O＋CO2↑，錯誤。 8．(2018煙臺模擬)某同學做金屬鉬(Mo)在氧氣中燃燒的實驗測其氧化物的組成，結果如圖所示，該同學利用實驗結果得出Mo的氧化物Ⅰ和Ⅱ分別為(　　) A．Ⅰ為MoO3，Ⅱ為Mo2O B．Ⅰ為MoO，Ⅱ為MoO2 C．Ⅰ為MoO2，Ⅱ為MoO3 D．Ⅰ為MoO3，Ⅱ為MoO2 解析：選C　 根據(jù)圖像可知，Mo的氧化物Ⅰ中Mo和O的原子個數(shù)之比是∶＝1∶2，所以化學式是MoO2；Mo的氧化物Ⅱ中Mo和O的原子個數(shù)之比是∶＝1∶3，所以化學式是MoO3。 9．(2018贛州模擬)金屬材料是使用最廣泛的一種材料，從古代到現(xiàn)代，金屬材料經(jīng)歷了幾次較大的變革。請回答下列問題： (1)下面表格中的數(shù)據(jù)(鐵和銅的某些物理數(shù)據(jù))摘自某化學手冊。 金屬 顏色 熔點/℃ 沸點/℃ Fe 銀白色 7.86 1 535 2 750 0.44 Cu 紅色 8.92 1 083 2 567 0.38 由表可推知，人類最早使用的金屬材料是__________，請寫出判斷的理由：________________________________________________________________________。 (2)考古中出土的青銅器、鐵劍等往往銹跡斑斑。請完成下面銅、鐵制品在自然條件下發(fā)生銹蝕的化學方程式： ①□Cu＋□O2＋□H2O＋□CO2===□Cu2(OH)2CO3 ②□Fe＋□O2＋□H2O===□Fe2O3nH2O (3)鎂、鋁是現(xiàn)代人常用的金屬材料，這些活潑金屬的冶煉方法是________法，工業(yè)生產中，鎂的冶煉采用的反應物是_________________，鋁的冶煉采用的反應物是________________。 (4)Al—Mg合金焊接前用NaOH溶液處理Al2O3膜，其化學方程式為________________________________________________________________________。 焊接過程中使用的保護氣為________(填化學式)。 (5)80.0 g Cu—Al合金用酸完全溶解后，加入過量氨水，過濾得白色沉淀39.0 g，則合金中Cu的質量分數(shù)為________。 已知：Cu2＋與過量的氨水發(fā)生反應：Cu2＋＋4NH3H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋4H2O。 解析：(1)由于銅的熔點低于鐵的熔點，限于當時人類的冶煉條件，熔點低的銅先被人類利用。(2)采用氧化還原反應的配平方法可以配平兩個化學方程式。(3)活潑金屬可采用電解法冶煉，冶煉不同的金屬時，采用的原料的類別可能不同，但都是在熔融狀態(tài)下進行的。(4)合金表面的Al2O3與NaOH溶液反應生成NaAlO2和H2O。(5)因加入過量的氨水會發(fā)生反應：Cu2＋＋4NH3H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋4H2O，故得到的白色沉淀為Al(OH)3，物質的量為0.5 mol，據(jù)Al原子守恒可知Al的質量為13.5 g，則Cu的質量為66.5 g，Cu的質量分數(shù)約為83.1%。 答案：(1)銅　銅的熔點低于鐵的熔點 (2)①2　1　1　1　1?、?　3　2n　2 (3)電解　熔融氯化鎂(或MgCl2)　熔融氧化鋁(或Al2O3) (4)Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O　Ar(其他合理答案均可) (5)83.1% 10．(2018聊城模擬)根據(jù)下列框圖回答問題(答題時方程式中的M、E用所對應的元素符號表示)： (1)寫出M、E的化學式：M__________；E__________。 (2)M溶于稀H2SO4和H2O2混合液的化學方程式： ________________________________________________________________________， 若參加反應的H2O2為1 mol，轉移電子為_______mol。 (3)某同學取X的溶液，用稀硫酸酸化并在空氣中放置一段時間后，加入KI淀粉溶液，溶液變?yōu)樗{色。寫出與上述變化過程相關的離子方程式：_______________________________、________________________________。 (4)寫出Cl2將Z氧化為K2EO4的化學方程式： ________________________________________________________________________。 解析：M是紅色金屬，M和稀H2SO4、H2O2反應生成硫酸鹽，溶液呈藍色，則M為Cu，MSO4為CuSO4；金屬E和CuSO4反應生成Cu和X，X和稀H2SO4、H2O2反應生成Y，Y和KSCN溶液混合得到紅色溶液，則Y為Fe2(SO4)3，X為FeSO4，E為Fe，Z為Fe(OH)3，Z和KOH、Cl2反應生成K2FeO4。(1)根據(jù)以上分析可知M和E的化學式分別是Cu、Fe。(2)Cu、H2O2和稀H2SO4發(fā)生氧化還原反應生成CuSO4和H2O，反應方程式為Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O；1 mol H2O2在反應中得到2 mol電子。(3)X中含有Fe2＋，F(xiàn)e2＋能被O2氧化生成Fe3＋，F(xiàn)e3＋能把I－氧化為單質碘，碘遇淀粉顯藍色，有關反應的離子方程式為4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O、2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2。 (4)Cl2和KOH、Fe(OH)3反應生成K2FeO4、KCl和H2O，反應方程式為10KOH＋3Cl2＋2Fe(OH)3===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O。 答案：(1)Cu　Fe (2)Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O　2 (3)4Fe2＋＋O2＋4H＋=== 4Fe3＋＋2H2O 2Fe3＋＋2I－ ===2Fe2＋＋I2 (4)10KOH＋3Cl2＋2Fe(OH)3===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O　 11．堿式碳酸鎳[Nix(OH)y(CO3)znH2O]是一種綠色粉末晶體，常用作催化劑和陶瓷著色劑，300 ℃以上時分解生成3種氧化物。為確定其組成，某同學在實驗室中進行了有關的實驗探究。回答下列問題： (1)甲、乙兩裝置可分別選取下列裝置______、______(填標號，裝置可重復選取)。 (2)稱取一定量的堿式碳酸鎳樣品，放入硬質玻璃管內；安裝好實驗儀器，檢查裝置氣密性；加熱硬質玻璃管，當裝置C中________________________(填實驗現(xiàn)象)時，停止加熱；打開活塞K，緩緩通入空氣，其目的是______________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)裝置A的作用是_____________________________________________________， 若沒有裝置E，則會使__________(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。 (4)實驗前后測得下表所示數(shù)據(jù)： 裝置B中樣品質量/g 裝置C 質量/g 裝置D質量/g 實驗前 3.77 132.00 41.00 實驗后 2.25 133.08 41.44 已知堿式碳酸鎳中Ni化合價為＋2價，則該堿式碳酸鎳分解的化學方程式為________________________________________________________________________。 (5)采取上述實驗裝置進行該實驗時，必須小心操作，且保證裝置氣密性良好，否則濃硫酸倒吸，可導致加熱的硬質玻璃管炸裂。為防止?jié)饬蛩岬刮胗操|玻璃管中，提出你的改進措施：______________________________________________________________。 解析：(1)本題實驗目的是測定堿式碳酸鎳的組成，根據(jù)信息，300 ℃以上時分解生成3種氧化物，這三種氧化物分別是NiO、CO2、H2O，需要測CO2和H2O的質量，因此必須讓其全部被吸收，根據(jù)(2)，甲裝置的作用是吸收空氣中CO2和H2O，甲裝置應是c，B裝置是加熱堿式碳酸鎳，C裝置應是吸收產生的H2O，D裝置應是吸收產生的CO2，E裝置的作用是防止外界中的CO2和H2O進入裝置D對測量產生影響，故D裝置選c。(2)根據(jù)上述分析，當裝置C中不再有氣泡產生，說明反應完全，打開活塞K，緩慢通入空氣的目的是讓裝置中殘留的氣體產物被C和D裝置全部吸收。(3)根據(jù)(1)的分析，裝置A的作用是吸收空氣中的CO2和水蒸氣；裝置E的作用是防止外界中的CO2和H2O進入裝置D，如果沒有此裝置，D裝置吸收空氣中的CO2和H2O，造成CO2的質量增大，根據(jù)元素守恒，偏小。(4)裝置C質量增重(133.08－132.00)g＝1.08 g，產生水的質量為1.08 g，物質的量為0.06 mol，裝置D增重的質量是CO2的質量，即為(41.44－41.00)g＝0.44 g，物質的量為0.01 mol，裝置B中反應后的物質是NiO，其質量為2.25 g，物質的量為0.03 mol，化合價代數(shù)和為0，因此推出OH－物質的量為0.04 mol，根據(jù)H原子守恒推出H2O的物質的量為0.04 mol，因此x∶y∶z∶n＝0.03∶0.04∶0.01∶0.04＝3∶4∶1∶4，即堿式碳酸鎳的化學式為Ni3(OH)4CO34H2O，堿式碳酸鎳受熱分解的化學方程式為Ni3(OH)4CO34H2O3NiO＋6H2O＋CO2↑。(5)根據(jù)信息，應在裝置B、C之間連接一個安全瓶。 答案：(1)c 　c　(2)不再有氣泡產生　將裝置中殘留的氣體產物吹入吸收裝置中 (3)吸收空氣中的CO2和水蒸氣　 偏小 (4)Ni3(OH)4CO34H2O3NiO＋6H2O＋CO2↑ (5)在裝置B、C之間連接一個安全瓶(或其他合理答案均可) 12．(2018綏化模擬)COxFe3－xO4磁粉是一種比較好的高矯頑力磁粉。以FeSO4為原料制備COxFe3－xO4的主要步驟如下： (1)步驟①是在FeSO4溶液中加入NaOH溶液，在40 ℃下攪拌生成FeOOH晶種。生成晶種的化學方程式為_________________________________________________________。 (2)步驟②將晶種移到放有FeSO4溶液和鐵皮的生長槽中，升溫到60 ℃，吹入空氣，待晶種長大到一定尺寸后，過濾、水洗、干燥，得FeOOH粉末。生長槽中放入鐵皮的目的是________________________________________________________________________，吹入空氣的作用為________________________________________________________。 (3)步驟③將FeOOH在200～300 ℃下加熱脫水，生成紅色Fe2O3。實驗室完成該操作需要下列儀器中的________(填標號)。 a．蒸發(fā)皿 b．燒杯　c．坩堝　d．泥三角　e．酒精燈 (4)步驟④通入H2，加熱到300～400 ℃，生成Fe3O4。通入H2前要向加熱爐中通入N2，其作用為_______________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)某研究小組欲用鋰離子電池正極廢料(含LiCoO2、鋁箔、鐵的氧化物)制備CoSO47H2O晶體。如表所示列出了相關金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0 molL－1計算)： 金屬離子 開始沉淀的pH 沉淀完全的pH Fe3＋ 1.1 3.2 Fe2＋ 5.8 8.8 Co2＋ 6.9 9.4 請完成下列實驗步驟(可選用的試劑：H2O2、稀硝酸、稀硫酸、NaOH溶液)： ①用N甲基吡咯烷酮在120 ℃下浸洗正極廢料，使LiCoO2 與鋁箔分離，得到LiCoO2粗品并回收鋁。 ②_______________________________________________________________________。 ③向所得粗品CoSO4溶液中加入NaOH溶液，調節(jié)pH約為5，過濾。 ④______________________________________________________________________。 ⑤將Co(OH)2沉淀溶于稀硫酸中，蒸發(fā)濃縮、降溫結晶，得到CoSO47H2O晶體。 解析：(1)該反應的反應物為FeSO4、NaOH和O2，產物為FeOOH，反應的方程式為4FeSO4＋8NaOH＋O24FeOOH＋4Na2SO4＋2H2O。(2)在此條件下反應生成酸，會導致晶種溶解，F(xiàn)e反應消耗掉生成的硫酸，同時補充原料FeSO4；溶液中Fe為＋2價，通入的O2為氧化劑，使其被氧化為＋3價的Fe。(3)加熱固體用坩堝，與其配套的有泥三角、三腳架、坩堝鉗、酒精燈等。(4)H2易燃，在有O2存在下加熱會發(fā)生爆炸，故先用N2排盡空氣。(5)第①分離出LiCoO2粗品，第③得CoSO4溶液，并沉淀除去Fe3＋，故第②應用硫酸溶解粗品，且需把生成的雜質Fe2＋氧化為Fe3＋，可以用雙氧水。第③得到純凈的溶液，第④應得到 Co(OH)2 沉淀，應加入NaOH溶液調節(jié)pH≥9.4，使Co(OH)2沉淀完全，并洗滌、干燥得到純凈物。 答案：(1)4FeSO4＋8NaOH＋O24FeOOH＋4Na2SO4＋2H2O (2)消耗硫酸，生成FeSO4　氧化FeSO4生成FeOOH，使晶種生長 (3)cde (4)除去空氣，防止氫氣與氧氣混合反應爆炸 (5)②：用稀硫酸溶解LiCoO2，并加入過量H2O2 ④：向③所得濾液中加入NaOH溶液，調節(jié)pH≥9.4，過濾，洗滌得到Co(OH)2沉淀