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2022版高考化学选考山东专用一轮总复习集训：专题六金属及其化合物 专题综合检测
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这是一份2022版高考化学选考山东专用一轮总复习集训：专题六金属及其化合物 专题综合检测，共11页。
时间:35分钟 分值:50分
一、选择题(每题2分,共8分)
1.某同学用Na2CO3和NaHCO3溶液进行下图所示的实验。下列说法中,正确的是( )
A.实验前两溶液的pH相等
B.实验前两溶液中离子种类完全相同
C.加入CaCl2溶液后生成的沉淀一样多
D.加入CaCl2溶液后反应的离子方程式都是CO32-+Ca2+CaCO3↓
答案 B A项,相同条件下,Na2CO3的水解程度大于NaHCO3,故实验前Na2CO3溶液的pH大;B项,Na2CO3和NaHCO3溶液中都存在Na+、CO32-、HCO3-、OH-、H+;C项,Na2CO3与CaCl2反应的化学方程式为Na2CO3+CaCl22NaCl+CaCO3↓,NaHCO3与CaCl2反应的化学方程式为2NaHCO3+CaCl22NaCl+CaCO3↓+CO2↑+H2O,结合实验数据可知产生的沉淀不一样多;D项,NaHCO3与CaCl2反应的离子方程式为2HCO3-+Ca2+CaCO3↓+CO2↑+H2O。
2.探究Na2O2与水的反应,实验如下:
(已知:H2O2H++HO2-、HO2-H++O22-)
下列分析不正确的是( )
A.①、⑤中产生的气体能使带火星的木条复燃
B.①、④中均发生了氧化还原反应和复分解反应
C.②、⑤中KMnO4与MnO2的作用不同,产生气体的量也不同
D.通过③能比较酸性:HCl>H2O2
答案 D 分析题图可知试管①中发生反应:2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑、Na2O2+2H2OH2O2+2NaOH;试管⑤中发生反应:2H2O22H2O+O2↑;试管④中发生反应:BaO2+H2SO4BaSO4+H2O2、H2O2(少量)H2O+O2↑,A、B均正确。C项,②中KMnO4与H2O2反应生成氧气,KMnO4作氧化剂,H2O2只作还原剂;⑤中MnO2起催化作用,H2O2既作氧化剂又作还原剂,因①中所得溶液等分,故②、④中含有H2O2的量相等,且④中有少量H2O2发生了分解,故②、⑤中产生气体的量不同,正确。D项,③中BaCl2与H2O2发生复分解反应生成了BaO2沉淀,故不能判断HCl与H2O2的酸性强弱,错误。
3.1807年化学家戴维电解熔融氢氧化钠制得钠:4NaOH(熔融)O2↑+4Na+2H2O;后来盖·吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠:3Fe+4NaOHFe3O4+2H2↑+4Na↑。下列有关说法正确的是( )
A.戴维法制钠,阳极的电极反应式为2OH-+2e-H2↑+O2↑
B.盖·吕萨克法制钠原理是利用铁的金属性比钠的强
C.若用戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠,两方法转移电子总数相等
D.还可以用电解熔融氯化钠法制钠
答案 D A项,由截维法制钠的化学方程式可知,电解过程中,阳极上氢氧根离子放电生成氧气和水,电极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑;B项,钠的熔、沸点较低,高温时生成Na蒸气,Na蒸气挥发有利于反应的进行,但Na的金属性比Fe的强;C项,戴维法每生成4mlNa转移4ml电子,盖·吕萨克法每生成4mlNa转移8ml电子,转移电子数不等;D项,工业上用电解熔融氯化钠法制金属钠。
解题关键 本题考查金属的冶炼及电解原理,明确元素的化合价变化及发生的电极反应为解题关键。
思路分析 由戴维法制钠的化学方程式可知,阳极上氢氧根离子放电,阴极上钠离子放电,每生成4mlNa转移4ml电子;由盖·吕萨克法制钠的化学方程式可知,反应能够进行的原因是高温时生成Na蒸气,Na蒸气挥发有利于反应的进行,反应中铁作还原剂,氢氧化钠作氧化剂,每生成4mlNa转移8ml电子。
4.某同学为测定Na2CO3固体(含少量NaCl)的纯度,设计如下装置(含试剂)进行实验。
下列说法中不正确的是( )
A.必须在②③间添加吸收HCl的装置
B.④的作用是防止空气中的气体影响实验的精确度
C.通入空气的作用是保证②中产生的气体完全转移到③中
D.称取样品和③中产生的沉淀的质量即可求算Na2CO3固体的纯度
答案 A A项,③中氢氧化钡溶液足量,即使挥发出的HCl进入③中也不会影响碳酸钡沉淀的生成,所以不需要除去氯化氢;B项,④的作用是防止空气中的CO2进入③中使所得BaCO3的质量偏大,影响实验的精确度;C项,通入空气可将②中生成的二氧化碳完全排入③中;D项,利用碳酸钡的质量可以求得二氧化碳的质量,从而求得样品中碳酸钠的质量,结合样品质量即可求得碳酸钠的纯度。
审题技巧 测定Na2CO3固体(含少量NaCl)纯度的原理为碳酸钠与稀盐酸反应生成二氧化碳气体,二氧化碳气体被氢氧化钡溶液吸收后,所得BaCO3沉淀的物质的量即为吸收的二氧化碳的物质的量,进而计算出碳酸钠的质量,即可求出碳酸钠的纯度。
5.向H2O2溶液中滴加少量FeSO4溶液,溶液迅速变黄,稍后产生气体;再加入KSCN溶液,溶液变红,一段时间后,溶液颜色明显变浅。依据实验现象,下列分析不正确的是( )
A.产生气体的原因是FeSO4将H2O2还原生成了O2
B.H2O2溶液与FeSO4溶液反应生成Fe3+的证据是:“溶液迅速变黄”和“溶液变红”
C.溶液颜色变浅,可能是过量的H2O2氧化了KSCN
D.溶液先变红后又明显变浅,是由反应速率不同导致的
答案 A A项,H2O2具有强氧化性,FeSO4具有还原性,向H2O2溶液中滴加少量FeSO4溶液,二者发生氧化还原反应,迅速产生Fe3+,使溶液变黄,稍后产生气体,是由于反应产生的Fe3+是H2O2分解反应的催化剂,错误;B项,Fe3+溶液呈黄色,且Fe3+遇KSCN会呈红色,正确;C项,KSCN具有还原性,H2O2具有强氧化性,二者可能会发生氧化还原反应,使Fe3+与SCN-结合形成的Fe(SCN)3浓度降低,故会使溶液的颜色变浅,正确;D项,溶液中开始时Fe3+与SCN-结合形成Fe(SCN)3的浓度较大,溶液的红色比较深,后由于KSCN被氧化,使Fe(SCN)3的浓度降低,溶液颜色变浅,这都是由于不同反应的反应速率不同引起的,正确。
二、非选择题(共42分)
6.某小组探究影响金属与水反应剧烈程度的因素。
(1)分别将等质量的Na块和Mg条(打磨光亮)投入水中,记录现象如下:
补全Na与水反应的实验现象: 。
(2)探究Mg与水反应缓慢的原因。
资料:Mg与水反应时,Mg表面覆盖了致密的Mg(OH)2导致反应缓慢;NH4+和HCO3-可以加快Mg与水反应。
同学们为了验证NH4+和HCO3-对Mg与水反应的促进作用,用与水反应后的Mg条与4种盐溶液进行对比实验,结果如下。
①根据Mg(OH)2的溶解平衡可解释NH4+和HCO3-的作用。Mg(OH)2的溶解平衡表达式是 。
②经检验,a中还生成少量其他气体,可进一步证明NH4+促进Mg与水反应。检验该气体的方法是
。
③上表中能够说明HCO3-对Mg与水反应起促进作用的证据是 。
④b、d所得固体中还检验出碱式碳酸镁[用Mg2(OH)2CO3表示],写出生成该固体的离子方程式: 。
⑤综合实验a~d可以得到的结论是:NH4+和HCO3-都能与Mg(OH)2作用加快Mg与水反应, (补充两点)。
(3)实验表明:与水反应的剧烈程度K>Na>Ca>Mg。结合上述实验说明影响金属与水反应剧烈程度的因素有 。
答案 (1)浮在水面上,熔成小球,迅速游动
(2)①Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq)
②用试管收集满该气体,将湿润的红石蕊试纸放在试管口,试纸变蓝则该气体是NH3
③30min时,实验b产生的气体体积远大于实验c
④2Mg(OH)2+2HCO3-Mg2(OH)2CO3+2H2O+CO32-
⑤同浓度时,NH4+对Mg与水反应的促进作用大于HCO3-;NH4+和HCO3-共同作用时促进作用并未叠加
(3)金属活动性和相应金属氢氧化物的溶解性
解析 (2)②Mg(OH)2存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),NH4+与OH-结合生成NH3·H2O,NH3·H2O分解产生NH3;④Mg2(OH)2CO3中Mg元素由Mg(OH)2提供,CO32-由HCO3-提供,故离子方程式为2Mg(OH)2+2HCO3-Mg2(OH)2CO3+CO32-+2H2O。⑤由实验c的结果可以得出Na+和Cl-对Mg和水反应的影响不明显;由实验a、b、c的结果可以得出,相同浓度时NH4+对Mg和水反应的促进作用强于HCO3-;由实验a和d的结果可以得出,NH4+和HCO3-共同作用时促进作用并未叠加。(3)由K、Na、Ca、Mg与水反应的剧烈程度不同可以得出:影响金属与水反应剧烈程度的因素有金属本身的性质。由与水反应的剧烈程度:Na>Ca不符合金属活动性顺序,Ca(OH)2微溶,可以得出影响因素有金属氢氧化物的溶解性。
7.某同学在实验室研究Na2CO3和NaHCO3的性质及相互转化。
(1)分别向浓度均为0.1ml/L的Na2CO3及NaHCO3溶液中滴加几滴酚酞溶液:
①Na2CO3溶液由无色变为红色,其原因是 。
②NaHCO3溶液也由无色变为红色,其原因是 。
③比较两份溶液的颜色,红色较浅的是 。
(2)研究NaHCO3与CaCl2的反应。
①实验1中没有出现白色浑浊的原因是 。
②实验2中形成的分散系属于 。
③用离子方程式表示实验2中发生的反应 。
(3)在不引入其他杂质的前提下,实现Na2CO3与NaHCO3之间的转化,请在下图中标出所用的试剂、用量或物质的量浓度(反应前后溶液体积的变化可忽略)。
Na2CO3100mL0.1ml/LNaHCO3100mL ml/L
Na2CO3100mL0.1ml/L NaHCO3100mL0.1ml/L
答案 (1)①CO32-+H2OHCO3-+OH-
②HCO3-+H2OH2CO3+OH-,HCO3-H++CO32-,水解程度大于电离程度 ③NaHCO3溶液
(2)①HCO3-浓度低,电离出的CO32-浓度更低,导致c(Ca2+)·c(CO32-)②胶体 ③Ca2++2HCO3-CaCO3↓+H2CO3
(3)CO2 0.2 NaOH 0.01
解析 (1)①CO32-水解使Na2CO3溶液呈碱性,所以加入酚酞溶液后,溶液由无色变为红色;②HCO3-在水溶液中可以发生水解和电离,但因水解程度大于电离程度,所以NaHCO3溶液呈碱性;③同浓度时,CO32-的水解程度大于HCO3-,所以Na2CO3溶液的碱性强于NaHCO3溶液。
(3)要使Na2CO3转化为NaHCO3,且不引入杂质,则应通入CO2:Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3,由钠原子守恒可得NaHCO3溶液的浓度为0.2ml/L;要使NaHCO3转化为Na2CO3,且不引入杂质,可加入NaOH固体,由钠原子守恒可得加入NaOH的物质的量为2×0.1×0.1ml-0.1×0.1ml=0.01ml。
8.从宏观现象探究微观本质是重要的化学学科素养。以FeCl3溶液为实验对象,探究其与碱性物质之间反应的多样性。实验如下:
(1)①中反应的离子方程式是 。
(2)②中逸出的无色气体是 。从物质类别的角度分析,Na2CO3与Na2SO3在化学性质方面的共性是 (写一条);从化合价的角度分析,Na2CO3与Na2SO3在化学性质方面的差异是 (写一条)。
(3)对于③中的实验现象,同学们有诸多猜测,继续进行实验:
Ⅰ.甲取③中的红棕色溶液少许,滴入少量盐酸酸化的BaCl2溶液,产生白色沉淀。
甲得出结论:FeCl3与Na2SO3发生了氧化还原反应,离子方程式是 。
Ⅱ.乙认为甲的实验不严谨,重新设计并进行实验,证实了甲的结论是正确的,其实验方案是 。
(4)受以上实验的启发,同学们对pH≈8的1ml/LNaF溶液与FeCl3溶液混合时的现象产生了兴趣并进行实验:
Ⅰ.⑤的实验目的是 。
Ⅱ.为探究④中溶液变无色的原因,进行如下实验:
资料显示:FeF3溶液为无色。
用平衡移动原理解释红褐色沉淀产生的原因:
。
(5)根据实验,FeCl3溶液与碱性物质之间的反应的多样性与 有关。
答案 (1)3Mg(OH)2+2Fe3+2Fe(OH)3(胶体)+3Mg2+
(2)CO2 都为强碱弱酸盐,都能与强酸反应 Na2CO3无还原性,Na2SO3具有较强的还原性
(3)Ⅰ.2Fe3++SO32-+H2O2Fe2++SO42-+2H+
Ⅱ.取③中的红棕色溶液少许,滴加铁氰化钾溶液,出现蓝色沉淀
(4)Ⅰ.排除加水稀释对溶液颜色变化的影响
Ⅱ.无色溶液中存在平衡:Fe3++3F-FeF3,加入NaOH溶液后,Fe3+更易与OH-结合生成难溶的Fe(OH)3
(5)碱性物质的pH、离子的性质
解析 (2)Na2CO3与Na2SO3都为强碱弱酸盐,都能与强酸反应;但Na2CO3中碳元素为最高正价,无还原性;Na2SO3中硫元素为+4价,处于中间价态,具有较强还原性。
(3)SO32-被Fe3+氧化的离子方程式为2Fe3++SO32-+H2O2Fe2++SO42-+2H+,反应中Na2SO3过量,甲中的沉淀也可能是BaSO3,故应检验Fe3+是否被还原为Fe2+。
(5)通过实验可以看到,FeCl3溶液与碱性物质之间的反应的多样性与碱性物质的pH及离子的性质有关。
9.某小组同学以不同方案探究Cu粉与FeCl3溶液的反应。
(1)甲同学向FeCl3溶液中加入Cu粉,观察到溶液的颜色变为浅蓝色,由此证明发生了反应,其离子方程式是 。
(2)乙同学通过反应物的消耗证明了上述反应的发生:将Cu粉加入滴有少量KSCN的FeCl3溶液中,观察到溶液红色褪去,有白色沉淀A产生。
①针对白色沉淀A,查阅资料:A可能为CuCl和CuSCN(其中硫元素的化合价为-2价)中的一种或两种。实验过程如下:
请回答:
Ⅰ.根据白色沉淀B是 (填化学式),判断沉淀A中一定存在CuSCN。
Ⅱ.仅根据白色沉淀A与过量浓HNO3反应产生的实验现象,不能判断白色沉淀A中一定存在CuSCN,从氧化还原角度说明理由: 。
Ⅲ.向滤液中加入a溶液后无明显现象,说明A不含CuCl,则a是 (填化学式)。
根据以上实验,证明A仅为CuSCN。
②进一步查阅资料并实验验证了CuSCN的成因,将该反应的方程式补充完整:
Cu2++ SCN- CuSCN↓+ (SCN)2
③结合上述过程以及Fe(SCN)3Fe3++3SCN-的平衡,分析(2)中溶液红色褪去的原因: 。
(3)已知(SCN)2称为拟卤素,其氧化性与Br2相近。将KSCN溶液滴入(1)所得的溶液中,观察到溶液变红色,则溶液变红的可能原因是 。
答案 (1)Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+
(2)①Ⅰ.BaSO4
Ⅱ.+1价铜也可将浓HNO3还原
Ⅲ.AgNO3
②2 4 2 1
③Cu和Fe3+反应生成Cu2+使c(Fe3+)减小;Cu2+和SCN-反应生成CuSCN沉淀使c(SCN-)减小,均使该平衡正向移动,导致Fe(SCN)3浓度减小,溶液红色褪去
(3)Fe3+有剩余;空气中的O2将Fe2+氧化;(SCN)2将Fe2+氧化
解析 (1)向FeCl3溶液中加入Cu粉,观察到溶液的颜色变为浅蓝色,说明生成了铜离子。
(2)①Ⅰ.根据题图可知,溶液中含有过量的硝酸,即沉淀B不溶于酸,故该沉淀是硫酸钡。
Ⅱ.CuSCN中铜元素显+1价,也具有还原性,能够还原硝酸,故仅根据白色沉淀A与过量浓HNO3反应产生的实验现象,不能判断白色沉淀A中一定存在CuSCN。
Ⅲ.若白色沉淀A中含有CuCl,则滤液中含有氯离子,故用硝酸银溶液检验滤液中是否含有氯离子。
②根据反应中元素化合价的变化可知,消耗1个Cu2+转移1个电子,生成一个(SCN)2转移2个电子,故Cu2+和(SCN)2的化学计量数比为2∶1,根据元素守恒配平即可。
(3)将KSCN溶液滴入(1)所得的溶液中,观察到溶液变红色,说明溶液中含有Fe3+,Fe3+有可能是反应剩余的,或空气中的氧气将Fe2+氧化生成的,根据题意(SCN)2也有氧化性,故也有可能是(SCN)2将Fe2+氧化为Fe3+。
评分细则 (1)写成化学方程式,给1分;仅配平错,给1分(若写化学方程式且配平错误,给0分)。
(2)①Ⅰ.写名称且正确,给1分。
Ⅱ.答“+1价铜(或Cu+或CuCl)作还原剂(或表现还原性)”,给2分;若用方程式表示氧化还原的原理正确,但方程式不完整(如配平错或缺“H2O”等),给1分;明显笔误的(如“CuCl2中的+1价Cu……”),给1分;用文字叙述正确,又加入其他解释,若其他解释的氧化还原关系与正确叙述矛盾,给0分;若其他解释原理正确,仅叙述不完整,仍给2分。
Ⅲ.写“酸化的AgNO3”或“HNO3酸化的AgNO3”,给2分;写名称且正确,给1分;写“盐酸(或硫酸)酸化的AgNO3”,给0分。
②仅(SCN)2的化学计量数空答,其他化学计量数均正确,给1分;其他错误均给0分。
③必须答出平衡移动方向,若无平衡移动,给0分;在答出平衡移动的基础上,答出Cu使Fe3+浓度降低,给1分,答出Cu2+使SCN-浓度降低,再给1分(均可用方程式表示)。
Na块在水中剧烈反应……发出响声,直至钠消失
Mg条表面缓慢产生少量气泡,数分钟后反应停止,未收集到气体,镁条表面失去光泽
实验序号
a
b
c
d
盐溶液(均为0.1ml/L)
NH4Cl
NaHCO3
NaCl
NH4HCO3
溶液起始pH
5.1
8.3
7.0
7.8
30min时产生气体体积(mL)
1.5
0.7
<0.1
1.4
气体的主要成分
H2
30min时镁条表面情况
大量固体附着(固体可溶于盐酸)
实验序号
实验操作
实验现象
实验1
向2mL0.001ml/LNaHCO3溶液中加入1mL0.1ml/LCaCl2溶液
无明显变化。用激光笔照射,没有出现光亮的通路
实验2
向2mL0.1ml/LNaHCO3溶液中加入1mL0.1ml/LCaCl2溶液
略显白色均匀的浑浊,用激光笔照射,出现光亮的通路
实验操作及现象
④向2mL0.2ml/LFeCl3溶液中滴入2mL1ml/LNaF溶液,溶液变无色
⑤向2mL0.2ml/LFeCl3溶液中滴入2mL 蒸馏水,溶液颜色变浅
时间:35分钟 分值:50分
一、选择题(每题2分,共8分)
1.某同学用Na2CO3和NaHCO3溶液进行下图所示的实验。下列说法中,正确的是( )
A.实验前两溶液的pH相等
B.实验前两溶液中离子种类完全相同
C.加入CaCl2溶液后生成的沉淀一样多
D.加入CaCl2溶液后反应的离子方程式都是CO32-+Ca2+CaCO3↓
答案 B A项,相同条件下,Na2CO3的水解程度大于NaHCO3,故实验前Na2CO3溶液的pH大;B项,Na2CO3和NaHCO3溶液中都存在Na+、CO32-、HCO3-、OH-、H+;C项,Na2CO3与CaCl2反应的化学方程式为Na2CO3+CaCl22NaCl+CaCO3↓,NaHCO3与CaCl2反应的化学方程式为2NaHCO3+CaCl22NaCl+CaCO3↓+CO2↑+H2O,结合实验数据可知产生的沉淀不一样多;D项,NaHCO3与CaCl2反应的离子方程式为2HCO3-+Ca2+CaCO3↓+CO2↑+H2O。
2.探究Na2O2与水的反应,实验如下:
(已知:H2O2H++HO2-、HO2-H++O22-)
下列分析不正确的是( )
A.①、⑤中产生的气体能使带火星的木条复燃
B.①、④中均发生了氧化还原反应和复分解反应
C.②、⑤中KMnO4与MnO2的作用不同,产生气体的量也不同
D.通过③能比较酸性:HCl>H2O2
答案 D 分析题图可知试管①中发生反应:2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑、Na2O2+2H2OH2O2+2NaOH;试管⑤中发生反应:2H2O22H2O+O2↑;试管④中发生反应:BaO2+H2SO4BaSO4+H2O2、H2O2(少量)H2O+O2↑,A、B均正确。C项,②中KMnO4与H2O2反应生成氧气,KMnO4作氧化剂,H2O2只作还原剂;⑤中MnO2起催化作用,H2O2既作氧化剂又作还原剂,因①中所得溶液等分,故②、④中含有H2O2的量相等,且④中有少量H2O2发生了分解,故②、⑤中产生气体的量不同,正确。D项,③中BaCl2与H2O2发生复分解反应生成了BaO2沉淀,故不能判断HCl与H2O2的酸性强弱,错误。
3.1807年化学家戴维电解熔融氢氧化钠制得钠:4NaOH(熔融)O2↑+4Na+2H2O;后来盖·吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠:3Fe+4NaOHFe3O4+2H2↑+4Na↑。下列有关说法正确的是( )
A.戴维法制钠,阳极的电极反应式为2OH-+2e-H2↑+O2↑
B.盖·吕萨克法制钠原理是利用铁的金属性比钠的强
C.若用戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠,两方法转移电子总数相等
D.还可以用电解熔融氯化钠法制钠
答案 D A项,由截维法制钠的化学方程式可知,电解过程中,阳极上氢氧根离子放电生成氧气和水,电极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑;B项,钠的熔、沸点较低,高温时生成Na蒸气,Na蒸气挥发有利于反应的进行,但Na的金属性比Fe的强;C项,戴维法每生成4mlNa转移4ml电子,盖·吕萨克法每生成4mlNa转移8ml电子,转移电子数不等;D项,工业上用电解熔融氯化钠法制金属钠。
解题关键 本题考查金属的冶炼及电解原理,明确元素的化合价变化及发生的电极反应为解题关键。
思路分析 由戴维法制钠的化学方程式可知,阳极上氢氧根离子放电,阴极上钠离子放电,每生成4mlNa转移4ml电子;由盖·吕萨克法制钠的化学方程式可知,反应能够进行的原因是高温时生成Na蒸气,Na蒸气挥发有利于反应的进行,反应中铁作还原剂,氢氧化钠作氧化剂,每生成4mlNa转移8ml电子。
4.某同学为测定Na2CO3固体(含少量NaCl)的纯度,设计如下装置(含试剂)进行实验。
下列说法中不正确的是( )
A.必须在②③间添加吸收HCl的装置
B.④的作用是防止空气中的气体影响实验的精确度
C.通入空气的作用是保证②中产生的气体完全转移到③中
D.称取样品和③中产生的沉淀的质量即可求算Na2CO3固体的纯度
答案 A A项,③中氢氧化钡溶液足量,即使挥发出的HCl进入③中也不会影响碳酸钡沉淀的生成,所以不需要除去氯化氢;B项,④的作用是防止空气中的CO2进入③中使所得BaCO3的质量偏大,影响实验的精确度;C项,通入空气可将②中生成的二氧化碳完全排入③中;D项,利用碳酸钡的质量可以求得二氧化碳的质量,从而求得样品中碳酸钠的质量,结合样品质量即可求得碳酸钠的纯度。
审题技巧 测定Na2CO3固体(含少量NaCl)纯度的原理为碳酸钠与稀盐酸反应生成二氧化碳气体,二氧化碳气体被氢氧化钡溶液吸收后,所得BaCO3沉淀的物质的量即为吸收的二氧化碳的物质的量,进而计算出碳酸钠的质量,即可求出碳酸钠的纯度。
5.向H2O2溶液中滴加少量FeSO4溶液,溶液迅速变黄,稍后产生气体;再加入KSCN溶液,溶液变红,一段时间后,溶液颜色明显变浅。依据实验现象,下列分析不正确的是( )
A.产生气体的原因是FeSO4将H2O2还原生成了O2
B.H2O2溶液与FeSO4溶液反应生成Fe3+的证据是:“溶液迅速变黄”和“溶液变红”
C.溶液颜色变浅,可能是过量的H2O2氧化了KSCN
D.溶液先变红后又明显变浅,是由反应速率不同导致的
答案 A A项,H2O2具有强氧化性,FeSO4具有还原性,向H2O2溶液中滴加少量FeSO4溶液,二者发生氧化还原反应,迅速产生Fe3+,使溶液变黄,稍后产生气体,是由于反应产生的Fe3+是H2O2分解反应的催化剂,错误;B项,Fe3+溶液呈黄色,且Fe3+遇KSCN会呈红色,正确;C项,KSCN具有还原性,H2O2具有强氧化性,二者可能会发生氧化还原反应,使Fe3+与SCN-结合形成的Fe(SCN)3浓度降低,故会使溶液的颜色变浅,正确;D项,溶液中开始时Fe3+与SCN-结合形成Fe(SCN)3的浓度较大,溶液的红色比较深,后由于KSCN被氧化,使Fe(SCN)3的浓度降低,溶液颜色变浅,这都是由于不同反应的反应速率不同引起的,正确。
二、非选择题(共42分)
6.某小组探究影响金属与水反应剧烈程度的因素。
(1)分别将等质量的Na块和Mg条(打磨光亮)投入水中,记录现象如下:
补全Na与水反应的实验现象: 。
(2)探究Mg与水反应缓慢的原因。
资料:Mg与水反应时,Mg表面覆盖了致密的Mg(OH)2导致反应缓慢;NH4+和HCO3-可以加快Mg与水反应。
同学们为了验证NH4+和HCO3-对Mg与水反应的促进作用,用与水反应后的Mg条与4种盐溶液进行对比实验,结果如下。
①根据Mg(OH)2的溶解平衡可解释NH4+和HCO3-的作用。Mg(OH)2的溶解平衡表达式是 。
②经检验,a中还生成少量其他气体,可进一步证明NH4+促进Mg与水反应。检验该气体的方法是
。
③上表中能够说明HCO3-对Mg与水反应起促进作用的证据是 。
④b、d所得固体中还检验出碱式碳酸镁[用Mg2(OH)2CO3表示],写出生成该固体的离子方程式: 。
⑤综合实验a~d可以得到的结论是:NH4+和HCO3-都能与Mg(OH)2作用加快Mg与水反应, (补充两点)。
(3)实验表明:与水反应的剧烈程度K>Na>Ca>Mg。结合上述实验说明影响金属与水反应剧烈程度的因素有 。
答案 (1)浮在水面上,熔成小球,迅速游动
(2)①Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq)
②用试管收集满该气体,将湿润的红石蕊试纸放在试管口,试纸变蓝则该气体是NH3
③30min时,实验b产生的气体体积远大于实验c
④2Mg(OH)2+2HCO3-Mg2(OH)2CO3+2H2O+CO32-
⑤同浓度时,NH4+对Mg与水反应的促进作用大于HCO3-;NH4+和HCO3-共同作用时促进作用并未叠加
(3)金属活动性和相应金属氢氧化物的溶解性
解析 (2)②Mg(OH)2存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),NH4+与OH-结合生成NH3·H2O,NH3·H2O分解产生NH3;④Mg2(OH)2CO3中Mg元素由Mg(OH)2提供,CO32-由HCO3-提供,故离子方程式为2Mg(OH)2+2HCO3-Mg2(OH)2CO3+CO32-+2H2O。⑤由实验c的结果可以得出Na+和Cl-对Mg和水反应的影响不明显;由实验a、b、c的结果可以得出,相同浓度时NH4+对Mg和水反应的促进作用强于HCO3-;由实验a和d的结果可以得出,NH4+和HCO3-共同作用时促进作用并未叠加。(3)由K、Na、Ca、Mg与水反应的剧烈程度不同可以得出:影响金属与水反应剧烈程度的因素有金属本身的性质。由与水反应的剧烈程度:Na>Ca不符合金属活动性顺序,Ca(OH)2微溶,可以得出影响因素有金属氢氧化物的溶解性。
7.某同学在实验室研究Na2CO3和NaHCO3的性质及相互转化。
(1)分别向浓度均为0.1ml/L的Na2CO3及NaHCO3溶液中滴加几滴酚酞溶液:
①Na2CO3溶液由无色变为红色,其原因是 。
②NaHCO3溶液也由无色变为红色,其原因是 。
③比较两份溶液的颜色,红色较浅的是 。
(2)研究NaHCO3与CaCl2的反应。
①实验1中没有出现白色浑浊的原因是 。
②实验2中形成的分散系属于 。
③用离子方程式表示实验2中发生的反应 。
(3)在不引入其他杂质的前提下,实现Na2CO3与NaHCO3之间的转化,请在下图中标出所用的试剂、用量或物质的量浓度(反应前后溶液体积的变化可忽略)。
Na2CO3100mL0.1ml/LNaHCO3100mL ml/L
Na2CO3100mL0.1ml/L NaHCO3100mL0.1ml/L
答案 (1)①CO32-+H2OHCO3-+OH-
②HCO3-+H2OH2CO3+OH-,HCO3-H++CO32-,水解程度大于电离程度 ③NaHCO3溶液
(2)①HCO3-浓度低,电离出的CO32-浓度更低,导致c(Ca2+)·c(CO32-)
(3)CO2 0.2 NaOH 0.01
解析 (1)①CO32-水解使Na2CO3溶液呈碱性,所以加入酚酞溶液后,溶液由无色变为红色;②HCO3-在水溶液中可以发生水解和电离,但因水解程度大于电离程度,所以NaHCO3溶液呈碱性;③同浓度时,CO32-的水解程度大于HCO3-,所以Na2CO3溶液的碱性强于NaHCO3溶液。
(3)要使Na2CO3转化为NaHCO3,且不引入杂质,则应通入CO2:Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3,由钠原子守恒可得NaHCO3溶液的浓度为0.2ml/L;要使NaHCO3转化为Na2CO3,且不引入杂质,可加入NaOH固体,由钠原子守恒可得加入NaOH的物质的量为2×0.1×0.1ml-0.1×0.1ml=0.01ml。
8.从宏观现象探究微观本质是重要的化学学科素养。以FeCl3溶液为实验对象,探究其与碱性物质之间反应的多样性。实验如下:
(1)①中反应的离子方程式是 。
(2)②中逸出的无色气体是 。从物质类别的角度分析,Na2CO3与Na2SO3在化学性质方面的共性是 (写一条);从化合价的角度分析,Na2CO3与Na2SO3在化学性质方面的差异是 (写一条)。
(3)对于③中的实验现象,同学们有诸多猜测,继续进行实验:
Ⅰ.甲取③中的红棕色溶液少许,滴入少量盐酸酸化的BaCl2溶液,产生白色沉淀。
甲得出结论:FeCl3与Na2SO3发生了氧化还原反应,离子方程式是 。
Ⅱ.乙认为甲的实验不严谨,重新设计并进行实验,证实了甲的结论是正确的,其实验方案是 。
(4)受以上实验的启发,同学们对pH≈8的1ml/LNaF溶液与FeCl3溶液混合时的现象产生了兴趣并进行实验:
Ⅰ.⑤的实验目的是 。
Ⅱ.为探究④中溶液变无色的原因,进行如下实验:
资料显示:FeF3溶液为无色。
用平衡移动原理解释红褐色沉淀产生的原因:
。
(5)根据实验,FeCl3溶液与碱性物质之间的反应的多样性与 有关。
答案 (1)3Mg(OH)2+2Fe3+2Fe(OH)3(胶体)+3Mg2+
(2)CO2 都为强碱弱酸盐,都能与强酸反应 Na2CO3无还原性,Na2SO3具有较强的还原性
(3)Ⅰ.2Fe3++SO32-+H2O2Fe2++SO42-+2H+
Ⅱ.取③中的红棕色溶液少许,滴加铁氰化钾溶液,出现蓝色沉淀
(4)Ⅰ.排除加水稀释对溶液颜色变化的影响
Ⅱ.无色溶液中存在平衡:Fe3++3F-FeF3,加入NaOH溶液后,Fe3+更易与OH-结合生成难溶的Fe(OH)3
(5)碱性物质的pH、离子的性质
解析 (2)Na2CO3与Na2SO3都为强碱弱酸盐,都能与强酸反应;但Na2CO3中碳元素为最高正价,无还原性;Na2SO3中硫元素为+4价,处于中间价态,具有较强还原性。
(3)SO32-被Fe3+氧化的离子方程式为2Fe3++SO32-+H2O2Fe2++SO42-+2H+,反应中Na2SO3过量,甲中的沉淀也可能是BaSO3,故应检验Fe3+是否被还原为Fe2+。
(5)通过实验可以看到,FeCl3溶液与碱性物质之间的反应的多样性与碱性物质的pH及离子的性质有关。
9.某小组同学以不同方案探究Cu粉与FeCl3溶液的反应。
(1)甲同学向FeCl3溶液中加入Cu粉,观察到溶液的颜色变为浅蓝色,由此证明发生了反应,其离子方程式是 。
(2)乙同学通过反应物的消耗证明了上述反应的发生:将Cu粉加入滴有少量KSCN的FeCl3溶液中,观察到溶液红色褪去,有白色沉淀A产生。
①针对白色沉淀A,查阅资料:A可能为CuCl和CuSCN(其中硫元素的化合价为-2价)中的一种或两种。实验过程如下:
请回答:
Ⅰ.根据白色沉淀B是 (填化学式),判断沉淀A中一定存在CuSCN。
Ⅱ.仅根据白色沉淀A与过量浓HNO3反应产生的实验现象,不能判断白色沉淀A中一定存在CuSCN,从氧化还原角度说明理由: 。
Ⅲ.向滤液中加入a溶液后无明显现象,说明A不含CuCl,则a是 (填化学式)。
根据以上实验,证明A仅为CuSCN。
②进一步查阅资料并实验验证了CuSCN的成因,将该反应的方程式补充完整:
Cu2++ SCN- CuSCN↓+ (SCN)2
③结合上述过程以及Fe(SCN)3Fe3++3SCN-的平衡,分析(2)中溶液红色褪去的原因: 。
(3)已知(SCN)2称为拟卤素,其氧化性与Br2相近。将KSCN溶液滴入(1)所得的溶液中,观察到溶液变红色,则溶液变红的可能原因是 。
答案 (1)Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+
(2)①Ⅰ.BaSO4
Ⅱ.+1价铜也可将浓HNO3还原
Ⅲ.AgNO3
②2 4 2 1
③Cu和Fe3+反应生成Cu2+使c(Fe3+)减小;Cu2+和SCN-反应生成CuSCN沉淀使c(SCN-)减小,均使该平衡正向移动,导致Fe(SCN)3浓度减小,溶液红色褪去
(3)Fe3+有剩余;空气中的O2将Fe2+氧化;(SCN)2将Fe2+氧化
解析 (1)向FeCl3溶液中加入Cu粉,观察到溶液的颜色变为浅蓝色,说明生成了铜离子。
(2)①Ⅰ.根据题图可知,溶液中含有过量的硝酸,即沉淀B不溶于酸,故该沉淀是硫酸钡。
Ⅱ.CuSCN中铜元素显+1价,也具有还原性,能够还原硝酸,故仅根据白色沉淀A与过量浓HNO3反应产生的实验现象,不能判断白色沉淀A中一定存在CuSCN。
Ⅲ.若白色沉淀A中含有CuCl,则滤液中含有氯离子,故用硝酸银溶液检验滤液中是否含有氯离子。
②根据反应中元素化合价的变化可知,消耗1个Cu2+转移1个电子,生成一个(SCN)2转移2个电子,故Cu2+和(SCN)2的化学计量数比为2∶1,根据元素守恒配平即可。
(3)将KSCN溶液滴入(1)所得的溶液中,观察到溶液变红色,说明溶液中含有Fe3+,Fe3+有可能是反应剩余的,或空气中的氧气将Fe2+氧化生成的,根据题意(SCN)2也有氧化性,故也有可能是(SCN)2将Fe2+氧化为Fe3+。
评分细则 (1)写成化学方程式,给1分;仅配平错,给1分(若写化学方程式且配平错误,给0分)。
(2)①Ⅰ.写名称且正确,给1分。
Ⅱ.答“+1价铜(或Cu+或CuCl)作还原剂(或表现还原性)”,给2分;若用方程式表示氧化还原的原理正确,但方程式不完整(如配平错或缺“H2O”等),给1分;明显笔误的(如“CuCl2中的+1价Cu……”),给1分;用文字叙述正确,又加入其他解释,若其他解释的氧化还原关系与正确叙述矛盾,给0分;若其他解释原理正确,仅叙述不完整,仍给2分。
Ⅲ.写“酸化的AgNO3”或“HNO3酸化的AgNO3”,给2分;写名称且正确,给1分;写“盐酸(或硫酸)酸化的AgNO3”,给0分。
②仅(SCN)2的化学计量数空答,其他化学计量数均正确,给1分;其他错误均给0分。
③必须答出平衡移动方向,若无平衡移动,给0分;在答出平衡移动的基础上,答出Cu使Fe3+浓度降低,给1分,答出Cu2+使SCN-浓度降低,再给1分(均可用方程式表示)。
Na块在水中剧烈反应……发出响声,直至钠消失
Mg条表面缓慢产生少量气泡,数分钟后反应停止,未收集到气体,镁条表面失去光泽
实验序号
a
b
c
d
盐溶液(均为0.1ml/L)
NH4Cl
NaHCO3
NaCl
NH4HCO3
溶液起始pH
5.1
8.3
7.0
7.8
30min时产生气体体积(mL)
1.5
0.7
<0.1
1.4
气体的主要成分
H2
30min时镁条表面情况
大量固体附着(固体可溶于盐酸)
实验序号
实验操作
实验现象
实验1
向2mL0.001ml/LNaHCO3溶液中加入1mL0.1ml/LCaCl2溶液
无明显变化。用激光笔照射,没有出现光亮的通路
实验2
向2mL0.1ml/LNaHCO3溶液中加入1mL0.1ml/LCaCl2溶液
略显白色均匀的浑浊,用激光笔照射,出现光亮的通路
实验操作及现象
④向2mL0.2ml/LFeCl3溶液中滴入2mL1ml/LNaF溶液,溶液变无色
⑤向2mL0.2ml/LFeCl3溶液中滴入2mL 蒸馏水,溶液颜色变浅
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