高中化学专题二常见金属及其化合物.docx
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高中化学专题二常见金属及其化合物
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专题二常见金属及其化合物
第一单元 钠、镁及其化合物
一、选择题
1．下列关于Na2O2的叙述正确的是（ ）。
A．Na2O2晶体中的阴离子与阳离子的物质的量之比为1∶1
B．Na2O2晶体为离子晶体，且含极性共价键
C．Na2O2应保存于带玻璃塞的广口瓶中
D．Na2O2与盐酸反应，不仅有盐和水生成，同时会放出无色气体
解析 Na2O2中的阴离子为O，故阴、阳离子的物质的量之比应为1∶2，A不正确；Na2O2含非极性共价键，B不正确；Na2O2吸收空气中的H2O生成NaOH，不能用玻璃塞，C项不正确。
答案 D
2．下列各物质在通常条件下既可通过置换反应又可通过复分解反应制得的是
（ ）。
A．Na2OB．NaOH
C．NaHCO3D．NaNO3
解析 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，Ca（OH）2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH，故B项符合题意。
答案 B
3．镁粉在焰火、闪光粉、鞭炮中是不可缺少的原料，工业制造镁粉是将镁蒸气在某冷却剂中冷却，下列可作为冷却剂的是（ ）
①CO2 ②O2 ③Ar ④H2 ⑤N2 ⑥Cl2
A．①②B．③④
C．③⑥D．③⑤
解析镁蒸气可与CO2、O2、Cl2、N2等发生反应，故不能作为冷却剂使用。
答案B
4．下列相关实验不能达到预期目的的是（ ）。
相关实验
预期目的
A
试样加水溶解后，再加入足量Ca（OH）2
溶液，有白色沉淀生成
检验NaHCO3固体中是否含
Na2CO3
B
向少量燃尽火柴头的浸泡液中滴加足
量稀HNO3、AgNO3
验证火柴头含有氯元素
C
加入饱和Na2CO3溶液，充分振荡，静
置、分层后，分液
除去乙酸乙酯中的乙酸
D
两支试管中装有等体积、等浓度的
H2O2溶液，向其中一支试管中加入
FeCl3溶液
探究FeCl3溶液对H2O2分解速率的
影响
解析 NaHCO3和Na2CO3均与Ca（OH）2溶液反应，生成白色沉淀。
答案 A
5．如图所示，两圆圈相交的阴影部分表示圆圈内物质相互发生的反应。
钠及其氧化物的物质的量均为0.1mol，水的质量为100g。
下列说法正确的是（ ）。
A．甲、乙、丙都属于氧化还原反应
B．甲反应的离子方程式为Na＋2H2O===Na＋＋2OH－＋H2↑
C．丙充分反应，能产生0.05molO2，电子转移0.1mol
D．甲、乙、丙充分反应后所得溶液的质量分数分别为w1、w2、w3，其关系为2w1＝w3＞w2
解析 乙不是氧化还原反应，A不正确；B项中离子方程式电荷和得失电子不守恒，不正确；D项中所得溶液质量分数的关系为2w1＞w2＝w3，不正确。
答案 C
6．世界上60%的镁是从海水中提取的，其主要步骤如下：
①把贝壳制成石灰乳
②在海水中加入石灰乳，过滤，洗涤沉淀物
③将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤
④在氯化氢热气流中干燥晶体
⑤电解上述晶体的熔融物。
下列说法正确的是（ ）
A．镁元素在元素周期表中位于第4周期、第ⅡA族
B．向洗涤液中滴加碳酸钠溶液可检验沉淀是否洗涤干净
C．在氯化氢热气流中干燥晶体的目的是加快干燥速度
D．步骤⑤也可以采用电解该晶体水溶液的方法
解析Mg位于周期表中第3周期ⅡA族；在HCl气流中干燥晶体，防止MgCl2水解；电解MgCl2水溶液，得到Mg（OH）2、Cl2和H2，得不到金属镁。
答案B
7．将一定质量的钠、钾投入一定量的稀盐酸中，产生的气体随时间变化的曲线如图所示，则下列说法中正确的是（ ）。
A．投入的Na、K一定等质量
B．投入的Na的质量小于K的质量
C．曲线a为Na，b为K
D．稀盐酸的量一定是不足量的
解析 由图可知，二者生成氢气的质量相等，故需钾的质量要大；因K与氢离子反应剧烈、速率快，故生成等质量氢气所需时间短，曲线a为钾。
答案 B
二、非选择题
8．已知：
①图中每个小三角形的三种物质中至少含有一种相同元素，H与I含有完全相同的元素。
②A、J为固体单质，D为气体单质，其余物质为常见化合物。
③B为淡黄色化合物，B与H反应能生成D。
④E为常见金属氧化物。
⑤F的溶液和H反应生成白色胶状沉淀G。
根据以上信息，回答下列问题：
（1）物质B的电子式为________________。
（2）写出B与H反应的化学方程式：
___________________________
_______________________________________________________________。
（3）向F水溶液中通入少量H生成G，该反应的离子方程式为________
_______________________________________________________________。
（4）写出由E转化成D的化学反应式（注明必要的反应条件）：
_________________________________________________________________；
若反应中有100gD单质生成，则转移电子数目为________。
（5）若测得1g固体单质J与一定量的气体H恰好完全反应生成气态I时吸收的热量为QkJ，则该反应的热化学方程式可表示为_______________________
_______________________________________________________________。
答案
（1）Na＋[]2－Na＋
（2）2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
（3）2AlO＋CO2＋3H2O===2Al（OH）3↓＋CO
（4）2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑ 12.5NA
（5）C（s）＋CO2（g）===2CO（g） ΔH＝＋12QkJ·mol－1
9．镁及其合金是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水中提取的。
某学校课外兴趣小组从海水晒盐后的盐卤（主要含Na＋、Mg2＋、Cl－、Br－等）中模拟工业生产来提取镁，主要过程如下：
回答下列问题：
（1）工业上从盐卤中获取Mg（OH）2用石灰乳而不用NaOH溶液的原因是__________________________________________________________________
________________________________________________________________。
（2）从过程①得到的Mg（OH）2沉淀中混有少量的Ca（OH）2，除去少量Ca（OH）2的方法是先将沉淀加入到盛有__________溶液的烧杯中，充分搅拌后经________、________（填操作方法）可得纯净的Mg（OH）2。
（3）下图是该兴趣小组设计进行过程③的实验装置图：
其中装置A的作用是_________________________________________。
（4）写出过程④中发生反应的化学方程式___________________________
________________________________________________________________。
解析
（1）工业原料要廉价易得。
（2）加入MgCl2，电离出Mg2＋抑制Mg（OH）2溶解，使Ca（OH）2溶解，然后过滤，洗涤得纯净的Mg（OH）2。
（3）浓硫酸具有吸水性，浓盐酸具有挥发性，则装置A的作用是制备干燥的HCl气体。
（4）电解熔融的MgCl2。
答案
（1）石灰乳原料丰富，成本低
（2）MgCl2（或氯化镁） 过滤 洗涤
（3）制备干燥的HCl气体
（4）MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑
10．现有一定量含有Na2O杂质的Na2O2试样，用下图的实验装置测定Na2O2试样的纯度。
（可供选用的反应物只有CaCO3固体、6mol·L－1盐酸、6mol·L－1硫酸和蒸馏水）
回答下列问题：
（1）装置A中液体试剂选用________，理由是__________________________。
（2）装置B的作用是______________________________，装置D中碱石灰的作用是__________________________________。
（3）装置C中发生反应的化学方程式是________________________。
（4）若开始时测得样品的质量为2.0g，反应结束后测得气体体积为224mL（标准状况），则Na2O2试样的纯度为________。
解析
（1）A是CO2的发生装置，应选盐酸，因CaSO4微溶于水致使反应停止；
（2）B吸收A中逸出的HCl，避免干扰C中的反应；多余的CO2在D中吸收，以免影响F的读数。
（3）从B出来的气体有CO2、H2O，则Na2O2、Na2O均可与CO2、H2O反应。
（4）由2Na2O2～ O2
156g 22.4L
x 224×10－3L
则x＝＝1.56g，
w（Na2O2）＝×100%＝78%。
答案
（1）6mol·L－1盐酸 硫酸与CaCO3固体反应生成的CaSO4微溶于水，会覆盖在CaCO3固体表面，使反应不能持续进行
（2）除去气体中的HCl
吸收装置C中反应剩余的CO2及H2O（g）
（3）2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2、
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑、
Na2O＋CO2===Na2CO3、Na2O＋H2O===2NaOH
（4）78%
11．在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。
请选用适当的化学试剂和实验用品，用如图中的实验装置进行实验，证明过氧化钠可作供氧剂。
（1）A是制取CO2的装置。
写出A中发生反应的化学方程式______________________________________________。
（2）填写表中空格：
仪器
加入试剂
加入该试剂的目的
B
饱和NaHCO3溶液
C
D
（3）写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式：
____________________________________________________________________。
（4）试管F中收集满气体后，下一步实验操作是：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析本实验的目的是证明Na2O2可作供氧剂，实际是证明Na2O2可以与人呼出的气体反应生成O2，那么就需要完成以下几个实验操作：
①制取CO2，②让CO2、H2O（模拟人呼出的气体）与Na2O2反应，③检验生成的气体是否是O2。
制取CO2的反应原理为CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O；进行第②步操作时要注意除去气体中混有的HCl气体，保证与Na2O2反应的只有CO2和H2O，一般用饱和NaHCO3溶液；验证生成的气体为O2的方法，一般考虑用带火星的木条，这就要求收集到的尽量是较纯净的O2，不能混有较多的CO2，否则木条不易复燃，所以收集前要吸收未反应的CO2，一般选用NaOH溶液。
答案
（1）CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O
（2）
仪器
加入试剂
加入该试剂的目的
B
除去CO2气体中混入的HCl
C
过氧化钠
与CO2和水反应，产生O2
D
NaOH溶液
吸收未反应的CO2气体
（3）2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
（4）把E中的导管移出水面，关闭分液漏斗活塞，用拇指堵住试管口，取出试管，立即把带火星的木条伸入试管内，若木条复燃，则证明试管中收集的气体是氧气
第二单元 从铝土矿到铝合金
一、选择题
1．下列关于金属铝的叙述中，不正确的是（ ）
A．Al是地壳中含量最多的金属元素，但铝是使用较晚的金属
B．Al是比较活泼的金属，在化学反应中容易失去电子，表现还原性
C．Al箔在空气中受热可以熔化，且发生剧烈燃烧
D．Al箔在空气中受热可以熔化，由于氧化膜的存在，熔化的Al并不滴落
解析Al箔在空气中受热熔化，Al箔呈红热状态，不会剧烈燃烧。
答案C
2．利用下述操作步骤：
①加盐酸溶解 ②加烧碱溶液溶解 ③过滤 ④通入过量CO2生成Al（OH）3沉淀 ⑤加盐酸生成Al（OH）3沉淀，由含少量铁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝，最恰当的组合是（ ）。
A．②③④③B．②③⑤③C．①③④③D．②⑤③④
解析 向含少量铁粉的铝粉中加入过量氢氧化钠溶液，由于铁与氢氧化钠不反应，可以除去铁粉；铝与足量氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，通入过量CO2可使偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀。
答案 A
3．如图所示是向MgCl2和AlCl3的混合溶液中加入一定量NaOH溶液，紧接着再加入一定量稀盐酸，生成沉淀的物质的量y与加入溶液的体积x的关系图。
根据图示判断，下列结论中不正确的是（ ）。
A．N点时溶液中的溶质只有NaCl
B．M点之前加入的是NaOH溶液，M点之后加入的是盐酸
C．c（NaOH）＝c（HCl）
D．原混合溶液中c（MgCl2）∶c（AlCl3）＝1∶1
解析 在MgCl2和AlCl3的混合溶液中加入NaOH溶液，首先发生反应：
Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓、Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓，至N点时Mg2＋、Al3＋恰好完全沉淀，溶液中的溶质只有NaCl；接着Al（OH）3开始溶解：
Al（OH）3＋OH－===AlO＋2H2O，至x＝6时（M点）Al（OH）3恰好完全溶解，x在6～8之间时沉淀量不变，说明M点时仍在加入NaOH溶液；x＝8时（P点），又产生沉淀：
AlO＋H＋＋H2O===Al（OH）3↓，说明加入的盐酸与NaOH反应后有剩余，至x＝9时（F点），AlO恰好完全转化为Al（OH）3沉淀，用去盐酸1mL，又知在NM段，溶解Al（OH）3需要1mLNaOH溶液，故c（NaOH）＝c（HCl）；那么沉淀Al3＋需要消耗3mLNaOH溶液，则沉淀Mg2＋所消耗的NaOH溶液为2mL，因此c（MgCl2）∶c（AlCl3）＝1∶1。
答案 B
4．双羟基铝碳酸钠是医疗上常用的一种抑酸剂，其化学式是NaAl（OH）2CO3。
关于该物质的说法正确的是（ ）。
A．该物质属于两性氢氧化物
B．该物质是Al（OH）3和Na2CO3的混合物
C．1molNaAl（OH）2CO3最多可消耗3molH＋
D．该药剂不适合于胃溃疡患者服用
解析 双羟基铝碳酸钠属于盐类，A错误；它是一种化合物，B错误。
1molNaAl（OH）2CO3最多可消耗4molH＋。
由于能与胃酸反应放出CO2气体，不适用于胃溃疡患者。
答案 D
5．下列离子方程式表达正确的是（ ）
A．氯化铝溶液中加入过量氨水：
Al3＋＋4NH3·H2O===AlO＋4NH＋2H2O
B.“84消毒液”（有效成分NaClO溶液）和“洁厕灵”（浓盐酸）混合放出氯气：
ClO－＋Cl－＋H＋===Cl2↑＋OH－
C．硫酸亚铁溶液被空气中氧气氧化：
4Fe2＋＋O2＋2H2O===4Fe3＋＋4OH－
D.AlCl3溶液与NaAlO2溶液混合：
Al3＋＋3AlO＋6H2O＝4Al（OH）3↓
解析Al（OH）3不能溶于过量的氨水，A项错误；B项中Cl2能和OH－反应，二者不可能同时作为一个反应的生成物，B错误；C项忽视了Fe3＋和OH－能结合生成沉淀，二者不可能同时作为一个反应的生成物，C错误。
答案D
6．工业上用铝土矿（主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质）为原料冶炼铝的工艺流程如下：
下列叙述正确的是（ ）。
A．试剂X可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸
B．反应①、过滤后所得沉淀为氢氧化铁
C．图中所示转化反应都不是氧化还原反应
D．反应②的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋NaHCO3
解析 由后续流程可知，反应①中试剂X的作用是将铝元素转移到溶液中，从而与Fe2O3分离。
由于Al2O3属于两性氧化物，而Fe2O3属于碱性氧化物，所以应选用氢氧化钠溶液溶解Al2O3，A、B均错误；流程最后一步电解Al2O3制取Al时元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，C项错误；由反应①分析，溶液乙的溶质是NaAlO2；反应②的产物是Al（OH）3和NaHCO3，说明通入物质Y是CO2，根据元素守恒，反应②的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋NaHCO3，D项正确。
答案 D
7．将由NaOH、BaCl2、Al2（SO4）3三种固体组成的混合物溶于足量的水中，充分溶解，向混合物溶液中滴加1mol·L－1的稀硫酸，加入稀硫酸的体积与生成沉淀的质量关系如图所示。
下列有关判断不正确的是（ ）。
A．AB段发生反应的离子方程式为Ba2＋＋2OH－＋2H＋＋SO===BaSO4↓＋2H2O
B．BC段发生反应的离子方程式为H＋＋OH－===H2O
C．D点表示的沉淀的化学式为Al（OH）3、BaSO4
D．E点表示的溶液呈中性
解析 CD段发生反应的离子方程式为AlO＋H＋＋H2O===Al（OH）3↓，E点时Al（OH）3恰好完全溶解，此时溶液中有Al3＋，Al3＋水解呈酸性。
答案 D
二、非选择题
8．如图是某同学在实验室中进行铝热反应（铝过量）的实验装置，实验中他观察到的现象之一为“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。
（1）写出该反应的化学方程式：
__________________________________
________________________________________________________________。
（2）探究铝热反应后固体的性质：
将反应后容器中的固体残余置于烧杯中，加入一定量的稀硝酸，固体完全溶解，反应过程中无气体放出（活泼金属可把稀HNO3还原为NH4NO3）。
在反应后的溶液中缓慢滴加4mol·L－1的NaOH溶液，产生沉淀的物质的量（mol）与加入NaOH溶液的体积（mL）的关系如图所示：
①写出DE段发生反应的离子方程式：
__________________________。
②B与A的差值为________________________________________________。
答案
（1）2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe
（2）①NH＋OH－===NH3·H2O ②0.008
9．某实验小组拟探究在含Mg2＋、Al3＋的混合溶液中滴加NaOH溶液时，生成氢氧化物沉淀的过程。
【实验】在0.10mol·L－1MgSO4、0.05mol·L－1Al2（SO4）3的混合溶液中加0.05mol·L－1NaOH溶液，借助于氢离子传感器和相应分析软件，测得溶液的pH随NaOH溶液加入变化情况如图所示。
（1）为精确控制加入NaOH溶液的体积，可将NaOH溶液置于________（填仪器名称）中滴加。
（2）图中有个pH增加缓慢的阶段，第一阶段（a点前）对应的实验现象是________________________________________________________________。
（3）对第二阶段（b、c之间）溶液pH变化缓慢的本质，小组同学做出如下推测，请补充推测2和3：
推测1：
生成Mg（OH）2沉淀，消耗OH－
推测2：
______________________________________________________
推测3：
____________________________________________________
若推测1符合实际情况，则a点之前反应的离子方程式为________________________，请据此描述Mg（OH）2、Al（OH）3两种物质在水溶液中溶解性的差异：
_____________________________________________。
（4）请分析f点后溶液中较大量存在的含金属元素的离子并设计实验检验（可不填满）
较大量存在的含金属元素的离子
检验方法
解析
（1）注意“精确”联系到酸碱中和滴定，用碱式滴定管。
（3）整个过程3个阶段可以理解成Al3＋沉淀、Mg2＋沉淀、Al（OH）3溶解。
若第二阶段为Mg2＋沉淀，则第一阶段为Al3＋沉淀。
说明Al3＋先沉淀，即Al（OH）3溶解度小。
（4）f点后溶液为NaOH、NaAlO2的混合溶液，溶液中含金属元素的离子为Na＋、AlO。
答案
（1）碱式滴定管
（2）生成白色沉淀并逐渐增多
（3）生成Al（OH）3沉淀，消耗OH－ Al（OH）3沉淀溶解，消耗OH－ Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓
Al（OH）3比Mg（OH）2更难溶（或其他合理答案）
（4）
较大量存在的含金属元素的离子
检验方法
Na＋
用洁净的铂丝蘸取溶液置于酒精灯火焰上灼烧，若火焰呈黄色表明存在Na＋
AlO
取少量溶液于试管中，滴加稀盐酸，出现白色沉淀，随盐酸的加入沉淀又溶解
10.明矾石的主要成分是K2SO4·Al2（SO4）3·2Al2O3·6H2O，此外还含有少量Fe2O3杂质。
利用明矾石制备氢氧化铝的流程如下：
回答下列问题：
（1）焙烧过程中发生的反应为2Al2（SO4）3＋3S2Al2O3＋9SO2↑，其中氧化剂为________。
（2）“溶解”时反应的离子方程式为_____________________________。
（3）调节pH后过滤、洗涤Al（OH）3沉淀，证明已洗涤干净的实验操作和现象是____________________________________________________________。
（4）调节pH时使用的是质量浓度（单位体积溶液所含溶质的质量）为882g·L－1的H2SO4，配制1L该溶液，需用量筒量取质量分数为98%的硫酸（密度是1.8g·cm－3）________mL。
（5）“废渣”“母液”中可回收的物质分别是________、________。
解析
（1）根据化合价分析，Al2（SO4）3中硫元素由＋6价降为＋4价，Al2（SO4）3为氧化剂。
（2）“溶解”时与氢氧化钠反应的是氧化铝，反应生成偏铝酸钠和水。
（3）洗涤Al（OH）3沉淀时是洗去残留在表面的硫酸钠和硫酸钾溶液，可以取最后的洗涤液用氯化钡或硝酸钡溶液检验是否含有硫酸根的方法进行判断。
（4）需要配制的1L溶液中含溶质硫酸为882g，根据质量分数和浓
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