2020版高中化学 第三章学业分层测评12 金属与非金属、酸和水的反应 新人教版必修1

2020版高中化学 第三章学业分层测评12 金属与非金属、酸和水的反应 新人教版必修1

学业分层测评(十二) 金属与非金属、酸和水的反应 ‎(建议用时：45分钟)‎ ‎[学业达标]‎ ‎1．金属材料在人类社会的发展史上一直发挥着重要的作用。人类历史上使用最早的金属是(　　)‎ A．铜　　　　　　　　 B．铁 C．铝 D．钛 ‎【答案】　A ‎2．下列关于金属的通性说明不正确的是(　　)‎ A．金属的熔点差别较大 B．在自然界中没有游离态的钠 C．金属单质在化学反应中既可作氧化剂又可作还原剂 D．与酸反应越剧烈的金属活泼性越强 ‎【解析】　金属在化学反应中只作还原剂。‎ ‎【答案】　C ‎3．金属钠是一种活泼金属，除了具有金属的一般性质外，还具有自己的特性。关于钠的叙述中，正确的是(　　) ‎ A．钠是银白色金属，熔点低，硬度大 B．钠放置在空气中，会迅速被氧化而生成淡黄色的氧化钠 C．加热时，金属钠剧烈燃烧，产生黄色火焰 D．金属钠着火可以用泡沫灭火器或用干燥的沙土灭火 ‎【解析】　A项钠硬度大是错误的。B项钠放置在空气中被氧化首先是变暗，生成白色Na2O而不是生成淡黄色的Na2O2，故B错。D项钠着火不能用泡沫灭火器灭火，因钠燃烧生成的Na2O2与CO2反应放出O2，不能灭火，故D错。‎ ‎【答案】　C ‎4．下列推理正确的是(　　)‎ A．铝粉在氧气中燃烧生成Al2O3，故铁丝在氧气中燃烧生成Fe2O3‎ B．铁能从硫酸铜溶液中置换出铜，故钠也能从硫酸铜溶液中置换出铜 C．活泼金属钠保存在煤油中，故活泼金属铝也保存在煤油中 D．钠与氧气、水等反应时钠均作还原剂，故金属单质参与反应时金属均作还原剂 ‎【解析】　A中铁丝在O2中燃烧生成Fe3O4不是Fe2O3；B中钠与CuSO4溶液反应不能置换出铜：2Na＋CuSO4＋2H2O===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑；C中铝在空气中形成致密的氧化膜，不必保存在煤油中。‎ ‎【答案】　D 6‎ ‎5．下列描述，符合事实的是(　　) ‎ A．实验室中有单质钠，自然界中也存在游离态的钠 B．钠比铜的金属性强，把钠投入CuSO4溶液，可置换出单质铜 C．用坩埚钳夹住一小块铝箔，在酒精灯上加热至熔化，轻轻晃动，熔化的铝不滴落 D．将两小块质量相等的金属钠，一块直接投入水中，另一块用铝箔包住，在铝箔上刺些小孔，然后放入水中，两者放出的氢气相等 ‎【解析】　A中实验室的单质钠是人工制得的，由于钠很活泼，自然界中不存在游离态的钠。B中，Na投入水中先生成NaOH，NaOH再与CuSO4反应生成Cu(OH)2，不可能置换出铜单质。C中，铝表面有一层高熔点(2 ‎050 ℃‎)的氧化物薄膜，所以Al熔化后不会滴落。D中，用铝箔包住的钠产生氢气量多， 因为Al与NaOH溶液反应也放出H2：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。‎ ‎【答案】　C ‎6．下列有关铁与水反应的说法中正确的是(　　)‎ A．在任何条件下，铁与水均能发生反应 B．在高温时，铁与水蒸气反应生成氢氧化铁和氢气 C．在高温时，铁与水蒸气反应生成氧化铁和氢气 D．在高温时，铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气 ‎【解析】　高温下，Fe与H2O(g)反应，常温下，Fe与H2O难反应；Fe与H2O(g)反应生成四氧化三铁和H2。‎ ‎【答案】　D ‎7．下列关于钠的性质叙述中，不正确的是(　　)‎ A．切下一小块钠，投入水中，钠熔成小球，说明钠与水反应有热量放出 B．从钠能与水反应可推知钠也能与盐酸反应 C．钠在空气中燃烧生成氧化钠 D．切开一块钠，呈银白色，很快变暗，说明钠常温下能与氧气反应 ‎【解析】　Na在空气中燃烧生成Na2O2。‎ ‎【答案】　C ‎8．将一小块钠投入盛饱和澄清石灰水的试管里，不可能观察到的现象是(　　)‎ A．熔成小球并在液面上游动 B．有气体生成 C．溶液底部有银白色物质生成 D．溶液变浑浊 ‎【解析】　将一小块钠投入盛饱和澄清石灰水的试管中，钠与水剧烈反应，所以首先观察到钠与水反应的一系列现象。随着2Na＋2H2O===2NaOH＋H2‎ 6‎ ‎↑反应的进行，水被消耗，溶液的温度升高，由于Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而降低，所以溶液中的Ca(OH)2有部分析出，可以观察到溶液变浑浊。‎ ‎【答案】　C ‎9．某化学课外活动小组为了检验钠与水反应的产物，设计了如图所示装置(夹持装置省略)。反应一会儿后加热铜丝。‎ 根据反应中观察到的现象，回答下列问题：‎ ‎(1)金属钠的变化现象是____________________________________________‎ ‎_______________________________________________________________。‎ ‎(2)U形管中溶液的颜色____________________________________________，‎ 说明有__________________________________生成。‎ ‎(3)铜丝的变化现象是________________，说明有________生成；若去掉后面的装置，则检验生成的气体的方法是____________________________________‎ ‎___________________________________________________________________。‎ ‎【解析】　该装置是钠与水反应实验的改进。由于使用了密封装置且增加了煤油，反应现象更便于观察，生成的物质更便于检验。钠位于水和煤油的界面处，与水发生反应2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，生成的H2与CuO在加热条件下发生反应H2＋CuOCu＋H2O。‎ ‎【答案】　(1)钠在水和煤油的界面处上下浮动且逐渐变小，熔化成闪亮的小球 ‎(2)逐渐由无色变为红色　NaOH ‎(3)由黑色变为红色　H2　在导管口处点燃气体，有淡蓝色火焰产生 ‎10．根据你对金属钠性质的了解，回答下列问题：‎ ‎(1)关于钠的叙述中，正确的是(　　)‎ A．钠是银白色金属，硬度很大 B．将金属钠放在石棉网上，用酒精灯加热后金属钠剧烈燃烧，产生黄色火焰，生成过氧化钠 C．金属钠在空气中燃烧，生成氧化钠 D．金属钠的熔点很高 ‎(2)由于金属钠很容易跟空气中的________、________等物质反应，通常将它保存在________里，以使它与________、________等隔绝。‎ ‎(3)将金属钠加入CuSO4溶液中会产生蓝色沉淀。请结合化学方程式解释这一现象，____________________________________________________________‎ 6‎ ‎___________________________________________________________________。‎ ‎【解析】　通过外观的观察和钠与水反应的实验现象可知，钠的物理性质有银白色、密度小、熔沸点低、质地柔软、能导电、导热等。作为活泼的金属，钠易与O2、水发生化学反应。(1)A选项中有关钠硬度的描述不正确；C选项中有关钠在空气中燃烧的产物说法有误；D选项中有关金属钠熔点的描述不符合事实。只有B项正确。(2)由于金属钠很活泼，很容易跟空气中的氧气、水蒸气等物质反应，因此保存时应隔绝空气，通常保存在煤油里。钠的密度大于煤油的密度且钠与煤油不反应，钠在煤油中沉在底部而避免了与空气的接触。(3)金属钠与盐的水溶液的反应，不可能置换出金属单质。钠首先要和溶液中的水反应生成NaOH和H2，生成的NaOH再和盐发生复分解反应。‎ ‎【答案】　(1)B　(2)氧气　水蒸气　煤油　氧气　水蒸气　(3)钠投入CuSO4溶液中，首先发生反应2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，生成的NaOH能与CuSO4反应2NaOH＋CuSO4===Na2SO4＋Cu(OH)2↓，所以会观察到有蓝色沉淀生成 ‎11．有人设计了如图所示的实验装置来探究钠与水反应(铁架台等仪器已略)。实验前在橡胶塞下端打一个小孔穴，将一大小适中的钠块固定于针头下端，向上抽动针头使钠块藏于孔穴内。在玻璃反应管内装入适量水(使钠块不与水接触)。实验时，拔去橡胶乳头，按住橡胶塞，将针头缓缓向上拔起，使钠与水接触，反应管内的液体被产生的气体压出，流入置于下方的烧杯中，气体则被收集在反应管内。‎ ‎(1)钠与水反应的离子方程式为______________________________________‎ ‎_______________________________________________________________。‎ ‎(2)实验中“钠块熔化为闪亮的小球”说明__________________________；向烧杯中的溶液中滴加____________，溶液变红，说明钠与水反应生成碱性物质。‎ ‎【答案】　(1)2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑‎ ‎(2)钠与水的反应过程中有热量放出，Na熔点较低　酚酞试液 ‎12．(1)如图所示装置，在平底烧瓶的底部有一块钠，平底烧瓶内是干燥的空气。过一段时间后可观察到________________，发生反应的化学方程式为 ‎___________________________________________________________________。 ‎ 6‎ ‎(2)某班同学用如图所示装置测定空气里氧气的含量。先用弹簧夹夹住橡胶管。点燃钠，伸入瓶中并塞上瓶塞。待钠熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察广口瓶内水面变化情况。‎ ‎①上述实验过程中发生反应的化学方程式为_____________________________________________________________________‎ ‎___________________________________________________________________。‎ ‎②实验完毕，甲同学的广口瓶内水面上升明显小于瓶内空气体积的1/5，乙同学的广口瓶水面上升明显大于瓶内空气体积的1/5。下列对这两种现象解释合理的是________。‎ a．甲同学可能使用钠的量不足，瓶内氧气没有消耗完 b．甲同学可能未塞紧瓶塞，钠熄灭冷却时外界空气进入瓶内 c．乙同学可能没夹紧弹簧夹，钠燃烧时瓶内部分空气受热从导管逸出 d．乙同学可能插入燃烧匙太慢，塞紧瓶塞之前，瓶内部分空气受热逸出 ‎【解析】　(1)钠与空气中的氧气反应生成Na2O，使钠表面变暗，同时烧瓶内压强降低，气球会膨胀。‎ ‎(2)a项，若钠的量不足，则氧气消耗不完，造成进水量少于容器容积的1/5，结果偏低，合理。b项，若瓶塞未塞紧，钠熄灭冷却，瓶内气体收缩，外面的空气会进入瓶内，使气体得到补充，造成结果偏低，合理。c项，若弹簧夹未夹紧，钠燃烧时，瓶内气体膨胀，使部分气体从导管口逸出，造成结果偏高，合理。d项，若插入燃烧匙太慢，钠燃烧时，瓶内气体膨胀，在塞紧瓶塞前，瓶内部分气体从瓶口逸出，造成结果偏高，合理。‎ ‎【答案】　(1)钠表面变暗，气球膨胀4Na＋O2===2Na2O ‎(2)①2Na＋O2Na2O2　②abcd ‎[能力提升]‎ ‎13．某学习小组进行了如图所示的实验，实验后组员之间的交流不合理的是(　　)‎ A．甲同学认为试管b中收集到的气体可点燃，且产生淡蓝色火焰 B．乙同学认为试管a中生成的黑色固体可能为四氧化三铁 C．丙同学认为将少量还原性铁粉放入试管中，加适量的水，加热也可实现该反应 D．丁同学认为用盐酸溶解固体生成所得溶液有颜色 6‎ ‎【答案】　C ‎14．常温下，铁与水几乎不反应，但高温下，铁能与水蒸气反应，生成四氧化三铁和氢气。请设计实验，证明铁粉与水蒸气能够发生反应并且产生了氢气。‎ ‎ (1)铁粉与水蒸气反应的化学方程式是________________________________‎ ‎_______________________________________________________________，‎ 该反应的基本反应类型是________。‎ ‎(2)某兴趣小组同学用如图所示装置进行实验(D可以重复利用)，请你协助该小组同学完成以下实验：‎ ‎①实验结束后，发现B中铁粉全部转化产生了黑色块状固体，为了证明黑色固体不是铁粉，该兴趣小组同学取黑色固体进行实验，请你帮他们完成下列实验报告：‎ 实验操作 实验现象 实验结论 黑色固体不是铁粉 ‎②为了除去B中出来的水蒸气，该小组同学在C中首先连接了D作为洗气装置对氢气进行干燥，则D瓶中填装的药品可以是________；‎ ‎③为了收集和验证所产生的氢气，该小组同学使用D作为气体的收集装置，则气体应该从________(填“a”或“b”)通入。‎ ‎【解析】　(1)铁粉与水蒸气反应的化学方程式是3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，反应物和生成物都是单质和化合物，符合置换反应的特点，属于置换反应。‎ ‎(2)①根据铁和四氧化三铁的不同性质鉴定：铁和盐酸反应生成气体，四氧化三铁和酸反应不生成气体，也可用加入硫酸铜溶液无红色物质析出鉴别；‎ ‎②浓硫酸可干燥氢气，故填浓硫酸；‎ ‎③氢气的密度比空气小，收集到的氢气在集气瓶的上部，故要从短管通入，故填b。‎ ‎【答案】　(1)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2　置换反应 ‎(2)①‎ 实验操作 实验现象 实验结论 取少量黑色固体加入足量的稀盐酸，充分反应 无气泡产生 黑色固体不是铁粉 ‎②浓硫酸　③b 6‎