高中化学人教版 (2019)必修 第一册第二节 金属材料练习题

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册第二节 金属材料练习题，共16页。试卷主要包含了下列离子的检验方法合理的是，4 g　　　　　B，在标准状况下进行如下实验等内容，欢迎下载使用。
易错点1 混淆Fe3+、Fe2+的检验与除杂方法
1.(2024江西九江期中)下列离子的检验方法合理的是( )
A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色,说明原溶液中不含Fe2+
B.向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液变红色,说明原溶液中含有Fe2+
C.向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色,说明原溶液中含有Fe3+
D.向某溶液中滴入NaOH溶液得白色沉淀,又观察到沉淀颜色最终变为红褐色,说明原溶液中含有Fe2+,不含Mg2+
2.(2024重庆万州新田中学月考)下列各组物质中,X是主体物质,Y是少量杂质,Z是为除去杂质所要加入的试剂,其中所加试剂正确的一组是( )
易错点2 不能正确理解铁及其化合物间的转化
3.(2023江苏南通海门期末)在指定条件下,下列选项所示的物质或离子间转化能实现的是( )
A.FeCl3溶液 Fe(OH)3(胶体)
B.Fe Fe2O3
C.Fe2+溶液 Fe3+溶液
D.FeCl3 Fe
4.验证Fe3+与Fe2+能够相互转化。
下列分析不合理的是( )
A.解释实验①现象的反应:2Fe3++Fe 3Fe2+
B.实验②与③可以调换顺序
C.溶液变红涉及的氧化还原反应:Cl2+2Fe2+ 2Cl-+2Fe3+
D.氧化性:Cl2>Fe3+>Fe2+
易错点3 未掌握铝与酸、碱溶液的反应,导致计算错误
(2024安徽合肥一中素质拓展)甲、乙两烧杯中分别盛有100 mL
2 ml/L的盐酸、100 mL 2 ml/L的NaOH溶液,向两烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后,测得生成的H2为n(甲)∶n(乙)=1∶2,则加入铝粉的质量为( )
A.5.4 g B.3.6 g C.2.7 g D.1.8 g
6.(2023河南开封杞县高中期中)在标准状况下进行如下实验:甲、乙、丙三个烧杯中各盛有30 mL相同浓度的盐酸,分别加入质量不同、组成相同的镁铝合金粉末,有关数据如下表所示。
(1)甲、乙、丙三组实验中,盐酸不足的是 。
(2)HCl的物质的量浓度为 ml/L。
(3)合金中镁、铝物质的量之比为 。
思想方法练
利用“一般与特殊”“定性与定量”的化学思想解答框图推断题及工艺流程题
方法概述
一般与特殊思想:在无机框图推断中要运用已学的知识去认识掌握一般的规律,而且要分析制约一般规律的因素和成立的条件,熟悉常见物质的“特性”,寻找突破口。
定性与定量思想:定性分析是对研究对象进行“质”的分析,主要解决“有什么”或“是什么”的问题;定量分析是对研究对象进行“量”的分析,主要解决“有多少”的问题。定性与定量相结合是研究物质组成的重要方法。
1.(2024河北廊坊一中期末)某化学实验室产生的废液中含有Fe3+、Cu2+、Ag+三种金属离子,甲同学设计了如图所示的方案对废液进行处理,以回收金属,保护环境。据此分析,下列说法正确的是( )
A.沉淀A中含有2种金属单质
B.可用KSCN溶液来检验溶液B中所含的金属离子
C.溶液A若只经过操作③最终将无法得到沉淀C
D.操作①②③中都需要用到玻璃棒、漏斗
2.(2024广东部分学校期中联考)部分元素的单质及其化合物(或化合物的溶液)的转化关系如图。已知A是生活中使用广泛的金属单质,常温下B是无色无味的液体,E是胃酸的主要成分。
请回答下列问题。
(1)写出下列物质的化学式:E ;G 。
(2)反应①的化学方程式为 ;写出C在生产、生活中的一种用途: 。
(3)反应②的离子方程式为 。
(4)F溶液常温下呈浅绿色,该溶液中金属阳离子为 (填离子符号),下列实验操作及现象能证明溶液中含有该金属阳离子的是 (填字母),反应④中氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。
a.取样,加入铜粉,无明显现象
b.取样,滴加NaOH溶液,产生白色沉淀,白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色
3.(2023湖北云学新高考联盟期末)已知A为淡黄色固体,T、R为两种常见的用途很广的金属单质,D是具有磁性的黑色晶体,C是无色无味的气体,H是白色沉淀,且在生成后迅速变为灰绿色,最终变为红褐色固体M。
(1)写出下列物质的化学式:A ,D ,R 。
(2)按要求写出下列方程式:
①H变成M的化学方程式: ;
②B和R反应生成N的离子方程式: ;
③M与盐酸反应的离子方程式: 。
(3)向W溶液中加入一定量T后,为检验所得溶液中金属阳离子,甲、乙两位同学做了如下实验:甲同学取出少量反应后溶液,加入少量H2O2溶液,再滴加几滴KSCN溶液,发现溶液显红色,由此得出结论:反应后的溶液中有Fe2+;乙同学取出少量反应后溶液,加入少量酸性KMnO4溶液,发现酸性KMnO4溶液紫色褪去,由此得出结论:反应后的溶液中有Fe2+。丙同学看了实验过程后认为甲、乙同学的结论都有问题,你觉得丙同学判断甲、乙同学结论的依据是:
甲同学: ;
乙同学: 。
4.(2024河南鹤壁期末)铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO、Fe,还含有少量杂质;杂质与酸不反应,且难溶于水)是一种常见的工业废料,为了减少污染并变废为宝,工程师设计了如下工艺(部分步骤已略去),用于生产七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)和柠檬酸铁铵。
(1)过程Ⅰ
①Fe2O3与硫酸反应的离子方程式为 。
②分离出杂质的操作是 。
(2)制备柠檬酸铁铵
①补全过程Ⅱ中发生反应的离子方程式: + H++ H2O2 Fe3++ 。
②过程Ⅲ中,加入氨水后,可观察到的现象为 。
(3)制备FeSO4·7H2O
过程Ⅴ中,用离子方程式说明加入铁屑的主要目的是 。
5.(2023山西大学附中模块诊断)下列转化关系中,X、Y是生活中用途广泛的两种金属单质,A、B是氧化物,A为红棕色固体,B为两性氧化物,C、D、E是中学常见的三种化合物。请根据转化关系回答下列问题。
(1)请写出反应①的化学方程式: 。
(2)由D到E的离子方程式为 。
(3)若试剂a是NaOH溶液,写出B与NaOH溶液反应的离子方程式: 。
(4)0.3 ml Y在高温下与足量的水蒸气充分反应,转移的电子的物质的量为 ml。
(5)在D和E的混合溶液中,检验其中E的金属阳离子的试剂为 ,对应的现象是 。
(6)若试剂b是H2SO4,工业上用E、H2SO4和NaNO2为原料制取高效净水剂Y(OH)SO4,产物还有NO和一种正盐,则该反应的化学方程式是 。
答案与分层梯度式解析
易混易错练
1.C 某溶液中滴入KSCN溶液呈红色,说明含Fe3+,但不能排除Fe2+的存在,A错误、C正确;某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液变红色,可能原溶液中本来就有Fe3+存在,不一定是Fe2+被氧化生成的,B错误;Mg(OH)2是白色沉淀,其颜色能被红褐色沉淀所遮挡,无法判断是否含Mg2+,D错误。
易错分析 解答本题易混淆检验Fe2+时试剂的加入顺序。一定是先向待检液中加入KSCN溶液不变色,即证明不含Fe3+,再通入Cl2出现红色证明有Fe2+。若先通入Cl2后滴加KSCN溶液,出现红色,则无法证明原溶液中是否含Fe2+或Fe3+。
2.C Cu+2FeCl3 CuCl2+2FeCl2,加入Cu,会引入新的杂质FeCl2,A错误;加入Fe时,优先发生反应Fe+2FeCl3 3FeCl2,B错误;Al2O3是两性氧化物,能与NaOH溶液反应,生成可溶于水的物质,而Fe2O3不能与NaOH溶液反应,经过滤能达到除杂目的,C正确;Cl2能将Fe2+氧化为Fe3+,不能达到除杂的目的,D错误。
3.C 向沸水中滴加饱和FeCl3溶液,继续煮沸至液体呈红褐色,可得到Fe(OH)3胶体,向FeCl3溶液中加入NaOH,得到Fe(OH)3红褐色沉淀,A错误;Fe和水蒸气在高温下反应,生成Fe3O4和H2,B错误;溶液中Fe2+能被Cl2氧化为Fe3+,C正确;Fe3+与Cu发生氧化还原反应生成Fe2+、Cu2+,即2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+,D错误。
易错分析 忽略铁及其化合物的某些特殊性质,导致分析物质转化时出错。如Fe和H2O(g)反应的产物是Fe3O4而非Fe2O3。
4.B 氯化铁能氧化铁生成氯化亚铁,反应的离子方程式为2Fe3++Fe 3Fe2+,A正确;实验②与③不可以调换顺序,否则不能排除Fe3+的影响,B错误;氯气将Fe2+氧化为Fe3+,Fe3+与SCN-结合成Fe(SCN)3使溶液变红,所以涉及的氧化还原反应为Cl2+2Fe2+ 2Cl-+2Fe3+,C正确;根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性可知,氧化性:Cl2>Fe3+>Fe2+,D正确。
5.B 甲、乙两烧杯中分别发生反应2Al+6HCl 2AlCl3+3H2↑、2Al+2NaOH+6H2O 2Na[Al(OH)4]+3H2↑;根据化学方程式可知,消耗等量铝时,需要HCl的物质的量比NaOH多,反应中生成的H2为n(甲)∶n(乙)=1∶2,可知盐酸完全参与反应,与NaOH溶液反应的铝完全反应,根据H原子守恒可知n(甲)=0.1 L×2 ml/L÷2=0.1 ml,则n(乙)=0.2 ml,根据反应的化学方程式可知n(Al)=23×0.2 ml,则m(Al)=23×0.2 ml×27 g/ml=3.6 g。
易错分析 未熟练掌握铝的性质,导致铝的有关计算出错。在进行化学计算时,如果题目信息中已知多种反应物的用量,应首先根据化学方程式分析各反应物是否恰好完全反应;若有反应物过量,应利用完全反应的物质进行计算。
6.答案 (1)乙、丙 (2)1 (3)1∶1
解析 (1)盐酸浓度、体积一定,甲中合金质量小于乙中合金质量,且甲中生成气体体积小于乙中气体体积,乙中合金质量是甲中合金质量的380 mg153 mg≈2.48倍,而乙中生成的氢气体积是甲中生成氢气体积的336 mL168 mL=2倍,说明甲中盐酸过量、合金完全反应,乙中盐酸完全反应,合金过量,故甲、乙、丙三组实验中,乙和丙实验盐酸均不足。
(2)乙、丙中盐酸完全反应,反应生成氢气的物质的量为0.336 L22.4 L/ml=0.015 ml,根据氢原子守恒可知n(HCl)=2n(H2)=2×0.015 ml=0.03 ml,故HCl的物质的量浓度为 L=1 ml/L。
(3)甲中盐酸有剩余,合金完全反应,生成氢气的物质的量为0.168 L22.4 L/ml=0.007 5 ml,设镁、铝的物质的量分别为a ml、b ml,根据二者质量有:24a+27b=0.153,根据得失电子守恒有:2a+3b=0.007 5×2,联立两式解得:a=0.003、b=0.003,故合金中镁与铝的物质的量之比为0.003 ml∶0.003 ml=1∶1。
思想方法练
1.B Ag+、Fe3+、Cu2+都具有氧化性,加入过量铁屑时,Ag+、Cu2+与Fe反应分别生成Ag和Cu,而Fe3+与Fe反应生成Fe2+,经过滤得到的溶液A中含Fe2+,而沉淀A中含有Ag、Cu和过量的Fe,即沉淀A中含3种金属单质,A错误;Fe2+具有还原性,能被H2O2氧化为Fe3+,Fe3+遇KSCN溶液呈红色,故可用KSCN溶液检验溶液B中的Fe3+,B正确;溶液A中含Fe2+,加入碱生成Fe(OH)2,Fe(OH)2易被氧化为Fe(OH)3,C错误;操作②是加入H2O2,不需要漏斗,而操作①③均为过滤,需要玻璃棒和漏斗,D错误。
方法点津 解答本题的关键是弄清楚溶液中的转化,注意反应中的“一般与特殊”关系。Ag+、Fe3+、Cu2+都具有氧化性,而Fe3+被Fe还原生成Fe2+,Ag+、Cu2+与Fe均发生置换反应;Fe3+在碱性条件下能直接转化为Fe(OH)3,而Fe2+可间接转化为Fe(OH)3。
2.答案 (1)HCl FeCl3 (2)3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 用作燃料(答案合理即可)
(3)Fe3O4+8H+ Fe2++2Fe3++4H2O (4)Fe2+ b 1∶2
解析 常温下B是无色无味的液体,B为H2O,A是生活中使用广泛的金属单质,A与H2O在高温下能反应,则A为Fe,E是胃酸的主要成分,E为HCl,A和B反应生成的C为H2,D为Fe3O4,A和E反应生成的F为FeCl2,则G为FeCl3。(2)反应①的化学方程式为3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2;H2在生产、生活中可用作燃料。(3)反应②为Fe3O4和HCl反应,其离子方程式为Fe3O4+8H+ Fe2++2Fe3++4H2O。(4)F为FeCl2,F溶液中含Fe2+。取样,加入铜粉,两者不反应,无明显现象,不能证明Fe2+的存在,a错误;取样,滴加NaOH溶液,产生Fe(OH)2白色沉淀,白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成Fe(OH)3红褐色沉淀,可证明Fe2+的存在,b正确。反应④为2FeCl2+Cl2 2FeCl3,其中氧化剂为Cl2,还原剂为FeCl2,氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2。
方法点津 解答这类无机推断题的关键是抓住题中关键信息,快速找到解题的突破口,可根据物质的特殊颜色、特殊反应现象或特殊反应条件等分析。如本题金属A和B(常温下为无色无味的液体)在高温下反应,可快速想到是Fe与H2O(g)的反应,找到解题的突破口后,根据题图转化可完成各物质的推断,从而顺利解题。这类试题体现了“一般与特殊”“定性与定量”化学思想的实际应用,也体现了证据推理与模型认知的化学学科核心素养。
3.答案 (1)Na2O2 Fe3O4 Al
(2)①4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3 ②2Al+2OH-+6H2O 2[Al(OH)4]-+3H2↑ ③Fe(OH)3+3H+ Fe3++3H2O
(3)原溶液中可能有未反应完的Fe3+ Cl-也能被酸性KMnO4溶液氧化而使溶液紫色褪去
解析 A为淡黄色固体,且A能和水反应生成无色无味气体C,则A是Na2O2,C是O2,B是NaOH;金属T在氧气中燃烧生成的D是具有磁性的黑色晶体,则T是Fe,D是Fe3O4,Fe3O4与盐酸、足量的Fe反应得到E,E与B(NaOH)反应得到白色沉淀H,则E为FeCl2,H是Fe(OH)2,H可转化为红褐色固体M,M为Fe(OH)3,M与HCl反应生成W,结合题(3)中“W溶液”,可知W是FeCl3;金属R和氧气反应生成氧化物Q,R与Q都能和NaOH溶液反应生成N,则R是Al,Q是Al2O3,N是Na[Al(OH)4]。(3)向FeCl3溶液中加入一定量Fe后,Fe3+可能有剩余,检验Fe2+,应避免Fe3+的干扰,应先加入KSCN溶液,若溶液不变色,再加入过氧化氢溶液,若此时溶液变红,说明有Fe2+;Cl-也能被酸性KMnO4溶液氧化而使溶液紫色褪去,因此检验时需要排除Cl-的干扰。
4.答案 (1)①Fe2O3+6H+ 2Fe3++3H2O ②过滤
(2)①2Fe2+ 2 1 2 2H2O ②产生红褐色沉淀
(3)2Fe3++Fe 3Fe2+
解析 根据题干工艺流程图可知,过程Ⅰ发生的反应为Fe2O3+6H+ 2Fe3++3H2O、FeO+2H+ Fe2++H2O、Fe+2H+ Fe2++H2↑,过滤除去不与酸反应且难溶于水的杂质,得到FeSO4、Fe2(SO4)3的混合溶液;过程Ⅱ发生的反应为2Fe2++2H++H2O2 2Fe3++2H2O,溶液中的Fe2+全部转化为Fe3+;过程Ⅲ即向含Fe3+的溶液中加入氨水,故产生红褐色沉淀Fe(OH)3,反应原理为Fe3++3NH3·H2O Fe(OH)3↓+3NH4+,过程Ⅳ加入柠檬酸得柠檬酸铁,经过一系列转化得到柠檬酸铁铵;过程Ⅴ中加入Fe,发生的反应为2Fe3++Fe 3Fe2+。
5.答案 (1)Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3
(2)Fe+2Fe3+ 3Fe2+
(3)Al2O3+2OH-+3H2O 2[Al(OH)4]-
(4)0.8
(5)K3[Fe(CN)6] 生成蓝色沉淀(合理即可)
(6)2FeSO4+H2SO4+2NaNO2 2Fe(OH)SO4+Na2SO4+2NO↑
解析 红棕色氧化物A为Fe2O3,两性氧化物B为Al2O3,X、Y是生活中用途广泛的两种金属单质,X应为Al,Y应为Fe。D中加入Fe可转化为E,则D中含Fe3+,E中含Fe2+,试剂b为酸;Al、Al2O3都能和试剂a反应生成C,试剂a可能是酸或碱。(1)反应①的化学方程式为Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3。(2)D→E为Fe3+被Fe还原为Fe2+,即Fe+2Fe3+ 3Fe2+。(3)Al2O3和NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4],其离子方程式为Al2O3+2OH-+3H2O 2[Al(OH)4]-。(4)由反应3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2可知,3 ml Fe参加反应转移8 ml电子,则0.3 ml Fe参加反应时转移0.8 ml电子。(5)Fe2+能和K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀,故可用K3[Fe(CN)6]检验Fe2+。(6)试剂b为H2SO4,则E为FeSO4,根据题意可知制备的净水剂为Fe(OH)SO4,由反应前后Fe、N元素化合价变化和得失电子守恒等可写出该反应的化学方程式为2FeSO4+H2SO4+2NaNO2 2Fe(OH)SO4+Na2SO4+2NO↑。
A
B
C
D
X
CuCl2溶液
FeCl3溶液
Fe2O3
FeSO4溶液
Y
FeCl3
CuCl2
Al2O3
Fe2(SO4)3
Z
Cu
Fe
NaOH溶液
Cl2
实验序号
实验操作
现象
①
向FeCl3溶液中加入过量铁粉,过滤
溶液由棕黄色变成浅绿色
②
向滤液中滴加KSCN溶液
溶液无明显变化
③
再滴加几滴氯水
溶液变红
烧杯
甲
乙
丙
合金质量/mg
153
380
430
生成气体的体积/mL
168
336
336
1.C
2.C
3.C
4.B
5.B