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文档介绍
高考化学二轮专题复习第二编专题六金属及其化合物讲练新人教版
第二编 专题六 金属及其化合物 专题六 金属及其化合物 [考试标准] 知识条目 必考要求 加试要求 1.钠、镁及其化合物 ①钠、镁的物理性质及用途 ②钠、镁的化学性质(跟非金属、酸、某些氧化物的反应) ③钠、镁的生产原理 ④碳酸钠、碳酸氢钠的性质及检验方法 ⑤碳酸钠、碳酸氢钠的用途 ⑥过氧化钠的主要性质 ⑦焰色反应 a b a b a a a c b c a c a 2.铁、铜的获取及应用 ①自然界铁、铜的存在形式，铁、铜的物理性质 ②工业炼铁的反应原理 ③铁、铜的化学性质(跟某些非金属、酸、盐的反应) ④Fe2＋、Fe3＋的性质及转化 ⑤检验 Fe2＋、Fe3＋的常用方法 ⑥不锈钢的主要组成元素及其用途 a b b c b a b b c c a 考点一 钠及其重要化合物 1．树立物质转化思想 (1)理清知识主线 Na→Na2O→Na2O2→NaOH→Na2CO3→NaHCO3 (2)形成网络构建 2．扫除易忘知识盲点 (1)钠和盐溶液反应，不能置换出盐中的金属，与熔融的盐反应才能置换出盐中的金属。 (2)无论 Na 与 O2 反应生成 Na2O 还是 Na2O2，只要参与反应的 Na 的质量相等，则转移电子的物 质的量一定相等，但得到 Na2O2 的质量大于 Na2O 的。 (3)Na 分别与 H2O 和乙醇发生的反应均属于置换反应，二者现象明显不同，前者剧烈，后者缓 慢。 (4)1 mol Na2O2 参与反应转移电子的物质的量不一定为 1 mol，如 Na2O2 与 SO2 的反应转移电子 应为 2 mol。(加试) (5)不能用 Ca(OH)2 鉴别 Na2CO3 和 NaHCO3 溶液，应选用 CaCl2 或 BaCl2 溶液。 (6)除去 CO2 中的 HCl 气体，应选用饱和的 NaHCO3 溶液。 (7)向饱和的 Na2CO3 溶液中通入过量 CO2，有晶体析出。 (8)焰色反应是元素的性质，无论游离态还是化合态，均具有相同的焰色反应，它不是化学变 化，在观察钾元素的焰色反应时，应通过蓝色的钴玻璃片。 (9)Na－K 合金常温下呈液态，是原子反应堆的导热剂。 (10)碱金属的密度呈现增大的趋势，但 K 反常。 (11)Li 和 O2 反应只生成 Li2O；NaH 是离子化合物，是一种强还原剂。Na2O、Na2O2 阴阳离子个 数比均为 1∶2。 3．规范书写重要反应 (1)实验室怎样处理钠屑？ 2CH3CH2OH＋2Na―→2CH3CH2ONa＋H2↑。 (2)写出 Na 与 CuSO4 溶液反应的离子方程式。 2Na＋2H2O＋Cu2＋===Cu(OH)2↓＋H2↑＋2Na＋。 (3)怎样将 Na2CO3 溶液转化为 NaOH 溶液(用化学方程式表示)。 Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH。 (4)向 NaOH、Na2CO3、NaHCO3 溶液中逐滴加入盐酸，写出发生反应的离子方程式。 OH－＋H＋===H2O；CO2－ 3 ＋H＋===HCO－ 3 、HCO－ 3 ＋H＋===H2O＋CO2↑； HCO－ 3 ＋H＋===H2O＋CO2↑。 (5)怎样除去 CO2 中的 SO2 气体(用离子方程式表示)。 SO2＋2HCO－ 3 ===2CO2↑＋SO2－ 3 ＋H2O。 (6)怎样除去 Na2CO3 溶液中的 NaHCO3(用离子方程式表示)。 HCO－ 3 ＋OH－===CO2－ 3 ＋H2O。 (7)怎样除去 NaHCO3 溶液中的 Na2CO3(用离子方程式表示)。 CO2－ 3 ＋H2O＋CO2===2HCO－ 3 。 (8)用化学方程式表示呼吸面具中产生 O2 的原理。 2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑； 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2。 题组一 考查金属钠的性质 1．下列有关钠的叙述正确的是( ) A．2.3 g 钠与 97.7 g 水反应后溶液中溶质的质量分数等于 4% B．钠跟 CuSO4 溶液反应生成的蓝色沉淀上有时出现暗斑，这是析出了金属铜 C．因为钠比铁活泼，故将钠放入 FeCl3 溶液中有红褐色沉淀生成 D．钠在空气中的缓慢氧化与其在空气中点燃的产物都一样 答案 C 解析 根据反应方程式，2.3 g 钠与 97.7 g 水反应生成 4.0 g NaOH，放出 0.1 g 氢气，溶液 的质量为 99.9 g，所以 NaOH 的质量分数大于 4%，A 项错误；Na 与 H2O 反应生成 NaOH，NaOH 再与 Cu2＋反应生成 Cu(OH)2，因 Na 与 H2O 发生的反应是放热反应，可导致生成的 Cu(OH)2 表面 部分分解为 CuO(黑色)而非 Cu，B 项错误；钠与 FeCl3 溶液反应，反应的化学方程式为 2Na＋ 2H2O===2NaOH＋H2↑，3NaOH＋FeCl3===Fe(OH)3↓＋3NaCl，C 项正确；Na 在空气中缓慢氧化生 成 Na2O，钠在空气中点燃或加热时生成淡黄色固体 Na2O2，D 项错误。 2．有人设计出一种在隔绝空气条件下让钠与 FeSO4 溶液反应的方法以验证反应实质。实验时， 往 100 mL 大试管中先加 40 mL 煤油，取 3 粒米粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡皮塞， 通过长颈漏斗加入 FeSO4 溶液使煤油的液面至胶塞，并夹紧弹簧夹(如图)。仔细观察，回答 下列问题： (1)有关钠反应的现象：______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)大试管的溶液中出现的现象：______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)装置中液面的变化：大试管内________；长颈漏斗内________。 (4)写出钠与硫酸亚铁溶液反应的化学方程式：__________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)有气泡生成，钠熔化成小球且在煤油和 FeSO4 溶液界面处上下跳动，最终完全消失 (2) 下 层 溶 液 出 现 白 色 絮 状 沉 淀 (3) 下 降 上 升 (4)2Na ＋ FeSO4 ＋ 2H2O===Na2SO4 ＋ Fe(OH)2↓＋H2↑ 解析 (1)金属 Na 与 FeSO4 溶液反应实质是 Na 先与水反应，使 Na 粒熔化成闪亮的小球，由 于钠的密度小于水大于煤油，钠随气泡的生成而在两种液体界面处上下跳动。(2)反应生成的 NaOH 与 FeSO4 反应生成白色絮状沉淀，溶液的颜色逐渐变浅。(3)产生的 H2 使装置内压强增大， 大试管内液面下降，长颈漏斗内液面上升。(4)反应的化学方程式为 2Na＋FeSO4＋2H2O===Na2SO4 ＋Fe(OH)2↓＋H2↑。 在探究金属钠与可溶性盐溶液反应时，要考虑： 题组二 考查碳酸钠、碳酸氢钠的性质 (一)Na2CO3、NaHCO3 的鉴别及实验探究 3．为鉴别 K2CO3 和 NaHCO3 两种白色固体，有 4 位同学分别设计了下列四种不同的方法，其中 不可行的是( ) A．分别加入 1 mol·L－1 的盐酸，看气泡产生的快慢 B．分别取样在试管中加热，将可能产生的气体通入澄清石灰水中，观察有无白色浑浊 C．分别取样配成溶液，滴加 Ba(OH)2 溶液，观察有无白色沉淀 D．分别配成溶液、做焰色反应实验，观察火焰的颜色 答案 C 解析 A 项，因 K2CO3 与盐酸反应分步进行，先生成碳酸氢钾，盐酸过量时才生成气体，可行； B 项，K2CO3 受热不分解，NaHCO3 受热分解产生 CO2，可行；C 项，二者与 Ba(OH)2 溶液反应都 产生白色沉淀 BaCO3，不可行；D 项，钾的焰色为紫色(透过蓝色钴玻璃观察)，钠的焰色为黄 色，可行。 4．小明通过学习知道：Na2CO3、NaHCO3 均能与盐酸反应，Na2CO3 溶液还会与石灰水反应。 【产生疑问】NaHCO3 溶液也能与石灰水反应吗？如果能反应，生成物可能是什么？ 【进行实验】小明将 NaHCO3 溶液与石灰水混合，结果产生白色沉淀，已知 Ca(HCO3)2 能溶于水， 碳酸氢盐在碱溶液中会生成碳酸盐。此白色沉淀是________；为了进一步了解生成的含钠化 合物有什么，继续探究： 【作出猜想】①只有 NaOH ②有 Na2CO3 和 NaOH ③________________________________________________________________________ 【实验设计】步骤 1：取少量上述实验后的上层清液于试管中，再滴加足量的 CaCl2 溶液(中 性 ) ， 观 察 到 产 生 白 色 沉 淀 ， 由 此 可 知 生 成 的 含 钠 化 合 物 一 定 含 有 ________________________________________________________________________； 步骤 2：将步骤 1 中反应后的混合物过滤，往滤液中先滴加几滴酚酞溶液，再滴加足量的稀 盐酸，观察到溶液颜色变化情况为_______________________________________________， 整个实验过程中无气泡产生，由此可知猜想②成立。 【拓展提高】若步骤 1 中未出现白色沉淀，则此时 NaHCO3 溶液与 Ca(OH)2 溶液反应的化学方 程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 【进行实验】CaCO3 【作出猜想】只有 Na2CO3 【实验设计】Na2CO3 溶液先由无色变红色，然后红色变为无色 【拓展提高】Ca(OH)2＋NaHCO3===CaCO3↓＋NaOH＋H2O 解析 因为题给信息：Ca(HCO3)2 能溶于水，而 HCO － 3 能与 OH－反应生成 CO2－ 3 ，故将 NaHCO3 溶液 与石灰水混合后，产物除 CaCO3 外溶液中还可能有：①Ca(OH)2 过量时：发生反应 NaHCO3＋ Ca(OH)2===CaCO3↓＋NaOH＋H2O；②恰好反应时：2NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O； ③NaHCO3 过量时，产物有 CaCO3、Na2CO3，剩余的 NaHCO3。依据以上分析可猜想：生成的含钠 化合物只能有三种情况：①NaOH、②Na2CO3 和 NaOH、③Na2CO3。 判断类别，用准性质，突破 Na2CO3、NaHCO3 的鉴别 (1)利用热稳定性不同 (2)利用和酸反应生成气体的速率不同(相同条件下) (3)利用阴离子不同 (4)利用溶液的酸碱性不同 (二)有关碳酸盐、碳酸氢盐参与反应的定量计算 5．(2017·浙江省金华十校联考高一上期末)有相同质量的两份 NaHCO3 粉末，第一份加入足 量盐酸，第二份先加热使其完全分解再加足量同质量分数的盐酸，则两者所消耗的盐酸中氯 化氢的质量比为( ) A．2∶1 B．1∶1 C．1∶2 D．4∶2 答案 B 解析 两个过程最终都得到 NaCl，由原子守恒可知两过程消耗 HCl 的质量相等，故选 B。 6．(2017·宁波市十校高三 9 月联考)将可能混有 NaOH 的 16.80 g NaHCO3 固体，在 200 ℃条 件下充分加热，排出反应产生的气体，得到固体的质量为 b g。 (1)b 的最小值为________。 (2)当 b＝________时，产物中水的质量最多。 答案 (1)10.60 (2)14.416 解析 考查氢氧化钠和碳酸氢钠的计算，发生的反应是 2NaHCO3 =====△ Na2CO3 ＋CO2↑＋ H2O,2NaOH＋CO2===Na2CO3 ＋H2O。(1)当 16.80 g 全部是 NaHCO3 时，反应后的固体质量为 16.80×106 2×84 g＝10.60 g，假设全部是 NaOH，NaOH 受热不分解，因此固体质量仍为 16.8 g， 即 b 质量最小为 10.60 g。(2)当 NaOH 和 NaHCO3 中氢原子全部转化成 H2O，产生 H2O 的质量是 最多的，假设生成 CO2 物质的量为 x mol，则消耗 NaHCO3 物质的量为 2x mol，消耗 NaOH 的物 质 的 量 为 2x mol ， 因 此 有 2x(84 ＋ 40) ＝ 16.8 ， 解 得 x≈0.068 ， 因 此 固 体 的 质 量 为 0.068×2×106 g＝14.416 g。 用数形结合思想理解 Na2CO3、NaHCO3 与盐酸的反应 (1)向 Na2CO3 溶液中逐滴加入盐酸，第一步：CO 2－ 3 转化为 HCO－ 3 ，无气体产生；第二步：HCO － 3 与 H＋反应产生 CO2。消耗 HCl 的体积与产生 CO2 的体积的关系如图 A 所示。 (2)向 NaHCO3 溶液中逐滴加入盐酸，消耗 HCl 的体积与产生 CO2 的体积的关系如图 B 所示。 (3)向 NaOH、Na2CO3 的混合溶液中逐滴加入盐酸，消耗 HCl 的体积与产生 CO2 的体积的关系如 图 C 所示(设 NaOH、Na2CO3 的物质的量之比 x∶y＝1∶1，其他比例时的图像略)。 (4)向 Na2CO3、NaHCO3 的混合溶液中逐滴加入盐酸，消耗 HCl 的体积与产生 CO2 的体积的关系 如图 D 所示(设 Na2CO3、NaHCO3 的物质的量之比 m∶n＝1∶1，其他比例时的图像略)。 题组三 考查 Na2O2 的性质(加试) 7．下列说法中不正确的是( ) A．Na2O、Na2O2 组成元素相同，与 CO2 反应产物也相同 B．向滴有酚酞的水中加入过量 Na2O2 粉末并振荡，溶液由无色变红又变无色 C．向包有 Na2O2 粉末的脱脂棉上滴加几滴水，脱脂棉剧烈燃烧起来，说明 Na2O2 与 H2O 反应是 一个放热反应且有氧气生成 D．在一定条件下将 10 L CO2 和水蒸气的混合气体通过足量的 Na2O2 充分反应，恢复到原条件， 剩余 5 L 气体 答案 A 解析 Na2O 与 CO2 反应只生成 Na2CO3，而 Na2O2 与 CO2 反应生成 Na2CO3 和 O2，A 项错误；Na2O2 与 水反应产生 O2 和 NaOH，碱使酚酞变红，又因为 Na2O2 具有强氧化性，所以过量的 Na2O2 能将红 色酚酞氧化变为无色，B 项正确；“脱脂棉剧烈燃烧起来”说明反应放热且有氧气生成，C 项正确；根据 Na2O2 与 CO2、水蒸气反应的化学方程式可知，若 CO2 和水蒸气的混合气体(或单 一气体)通过足量 Na2O2，气体体积的减少量等于原混合气体(或单一气体)体积的1 2 ，D 项正确。 8．有两个实验小组的同学为探究过氧化钠与二氧化硫的反应，都用如下图所示的装置进行实 验，通入 SO2 气体，将带余烬的木条插入试管 C 中的溶液上方，木条复燃。 试回答下列问题： (1) 第 1 小 组 同 学 认 为 Na2O2 与 SO2 反 应 生 成 了 Na2SO3 和 O2 ， 该 反 应 的 化 学 方 程 式 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2) 请 设 计 一 种 实 验 方 案 证 明 Na2O2 与 SO2 反 应 生 成 的 白 色 固 体 中 含 有 Na2SO3 ： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)第 2 小组同学认为 Na2O2 和 SO2 反应除了生成 Na2SO3 和 O2 外，还有 Na2SO4 生成，为检验是否 有 Na2SO4 生成，他们设计了如下方案：将 B 中反应后的固体溶解于水 ――→BaCl2 溶液白色沉淀――→稀硝酸 仍有部分白色沉淀不溶解，证明有 Na2SO4 生成。上述方案是否合理？________。请简要说明 两点理由：①________________________________________________________ ________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________。 答案 (1)2Na2O2＋2SO2===2Na2SO3＋O2 (2)取适量白色固体，加稀硫酸，产生能使品红溶液褪色的气体 (3)不合理 ①稀硝酸能将亚硫酸钡氧化成硫酸钡 ②如果反应后的固体中残留有 Na2O2，它溶于水后也能将 SO 2－ 3 氧化成 SO2－ 4 解析 (1)类比 CO2 与 Na2O2 反应的化学方程式，不难写出 SO2 和 Na2O2 反应的化学方程式：2Na2O2 ＋2SO2===2Na2SO3＋O2。(2)检验 SO2－ 3 ，可向白色固体中加入稀 H2SO4，看能否产生使品红溶液 褪色的无色刺激性气味的气体，若产生这种气体，则证明有 Na2SO3 生成。(3)由于稀 HNO3 具有 强氧化性，可将 BaSO3 氧化成 BaSO4；若反应后的固体中仍有 Na2O2，它溶于水后也能将 SO 2－ 3 氧 化成 SO2－ 4 ，故所给方案不合理。 Na2O2 的性质 (1)Na2O2 的强氧化性，常见的表现为①Na2O2 与 SO2 的反应：Na2O2＋SO2===Na2SO4；②Na2O2 将 FeCl2 溶液中的 Fe2＋氧化成 Fe3＋，同时生成 Fe(OH)3 沉淀；③Na2O2 可将 H2S 氧化成单质硫，溶液变浑 浊；④Na2O2 可将 Na2SO3 溶液中的 SO 2－ 3 氧化成 SO2－ 4 。 (2)Na2O2 的漂白性，主要表现为①使品红溶液褪色；②使酚酞溶液先变红后褪色。 (3)Na2O2 与 CO2、H2O(g)反应 ①Na2O2 遇 CO2 和 H2O(g)的混合气体时，可视为 Na2O2 先与 CO2 反应，剩余的 Na2O2 再与 H2O(g)反 应。 ②气体体积关系：若将 CO2 和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量 Na2O2，气体体积的减 少量等于原混合气体(或单一气体)体积的1 2 ，也等于生成氧气的量。 ③固体质量变化规律：Na2O2――→CO2 Na2CO3，从组成上看相当于 Na2O2 吸收了 CO2 中的“CO”，所 以固体物质增加的质量等于与参加反应的 CO2 等物质的量的 CO 的质量。同理，Na2O2 与 H2O 反 应增加的质量等于与参加反应的 H2O 等物质的量的 H2 的质量。因此，Na2O2 与 a g (CO)m(H2)n 完全燃烧的产物反应时质量增加为 a g。 ④Na2O2 与 CO2、H2O 反应的电子转移关系：当 Na2O2 与 CO2、H2O 反应时，物质的量关系为 2Na2O2～ O2～2e－。 考点二 镁及其化合物 1．理清知识主线 Mg―→MgO―→Mg(OH)2―→ MgCl2 MgCO3 2．形成网络构建 3．扫除易忘知识盲点 (1)Mg 在空气中燃烧生成三种产物：MgO、Mg3N2、C。 (2)水垢是 CaCO3 和 Mg(OH)2 的混合物，而不是 CaCO3 和 MgCO3，因为 MgCO3＋H2O=====△ Mg(OH)2＋ CO2↑。 (3)加热蒸干 MgCl2 溶液得不到 MgCl2 晶体，若要得到 MgCl2 晶体，应在 HCl 的气氛中加热蒸干， 目的是抑制 Mg2＋的水解。 (4)金属镁不仅可置换酸中的氢，也可与水解呈酸性的盐溶液反应产生 H2，如 Mg 条置于 NH4Cl 溶液中可产生 H2 和 NH3。 (5)MgO 的熔点高，可作耐高温材料；MgCl2 的熔点较 MgO 熔点低，可电解熔融的 MgCl2 制取金 属镁。 4．规范书写重要反应 (1)Mg 在 CO2 中燃烧。 2Mg＋CO2=====点燃2MgO＋C。 (2)将 Mg3N2 放入水中。 Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑。 (3)将 MgCl2 与 Na2CO3 溶液混合(写离子方程式)。 Mg2＋＋CO2－ 3 ===MgCO3↓。 (4)将 Mg(HCO3)2 溶液和过量 NaOH 溶液混合(写离子方程式)。 Mg2＋＋2HCO－ 3 ＋4OH－===Mg(OH)2↓＋2CO2－ 3 ＋2H2O。 (5)将 Mg(HCO3)2 溶液和过量 Ca(OH)2 溶液混合(写离子方程式)。 Mg2＋＋2HCO－ 3 ＋2Ca2＋＋4OH－===Mg(OH)2↓＋2CaCO3↓＋2H2O。 1．(2017·温州市十校联合体高一上学期期末)镁在 CO2 含量较多的空气里燃烧的产物是 ( ) A．MgO B．MgO 和 C C．MgO、Mg3N2 D．MgO、Mg3N2 和 C 答案 D 解析 镁能与氧气反应生成氧化镁，与氮气反应生成氮化镁，与 CO2 反应生成碳和氧化镁， 因此镁在 CO2 含量较多的空气里燃烧的产物是 MgO、Mg3N2 和 C，答案选 D。 2．(2017·绍兴市第一中学高一下学期期末)海水的综合利用可以制备金属钠和镁，其流程如 下图所示： (1)若在空气中加热，MgCl2·6H2O 生成的是 Mg(OH)Cl 或 MgO，而 MgO 的熔沸点非常高，达到 熔融状态需要消耗很多能源。所以，用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。写出用电解 法制取金属镁的化学方程式：_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)在以上提取镁的过程中，没有涉及的化学反应类型是________。 A．分解反应 B．化合反应 C．置换反应 D．复分解反应 (3)以电解食盐水为基础制取氯气等产品的工业称为“____________”。请你写出电解饱和食 盐水的化学方程式：______________________________________________________。 答案 (1)MgCl2=====通电Mg＋Cl2↑ (2)C (3)氯碱工业 2NaCl＋2H2O=====通电2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 解析 (1)电解熔融氯化镁生成金属镁和氯气，方程式是 MgCl2=====通电Mg＋Cl2↑。(2)碳酸钙高 温生成氧化钙、电解氯化镁生成镁和氯气属于分解反应；氧化钙与水反应生成氢氧化钙属于 化合反应；氢氧化钙与氯化镁反应生成氢氧化镁和氯化钙、氢氧化镁和盐酸反应生成氯化镁 和水属于复分解反应；没有涉及的反应是置换反应，故选 C。(3)以电解食盐水为基础制取氯 气等产品的工业称为“氯碱工业”。电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气、氯气的方程式是 2NaCl＋2H2O=====通电2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 3．(2016·浙江省名校协作体高三试题)取钠－镁合金 7.0 g 进行如下实验： (1)写出 Mg 在 CO2 中燃烧的化学方程式：___________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)向溶液 1 中加过量的 NaOH 溶液，发生反应的离子方程式为____________________。 (3)写出合金的化学组成为________________________________________。 答案 (1)2Mg＋CO2=====点燃2MgO＋C (2)H＋＋OH－===H2O、Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ (3)Na2Mg 解析 (1)2Mg＋CO2=====点燃2MgO＋C。 (2)溶液 1 中含有的溶质为 HCl、NaCl、MgCl2，加入过量的 NaOH 溶液，发生的反应为 H＋＋OH －===H2O、Mg2＋＋2OH===Mg(OH)2↓。 (3)设 7.0 g Na－Mg 合金中，Na、Mg 的物质的量分别为 x、y，则 23x＋24y＝7.0 ① 2Na～H2 Mg～H2 x x 2 y y x 2 ＋y＝0.2 mol ② 由①②可得 x＝0.2 mol，y＝0.1 mol，即nNa nMg ＝2 1 ， 故合金的化学组成为 Na2Mg。 考点三 铁及其化合物 1．树立物质转化思想 (1)理清知识主线 Fe→ FeO Fe2O3 Fe3O4 → FeOH2 FeOH3 → FeSO4·7H2O FeCl3 (2)形成网络构建 2．扫除易忘知识盲点 (1)Fe 与 O2、H2O(g)反应的产物都是 Fe3O4 而不是 Fe2O3。Fe 与 Cl2 反应时生成 FeCl3，与 S 反应 时生成 FeS，说明 Cl2 的氧化性大于 S 的。常温下，Fe、Al 在冷的浓硫酸和浓硝酸中发生钝 化，但加热后继续反应。Fe 在 Cl2 中燃烧，无论 Cl2 过量还是不足均生成 FeCl3。 (2)向含 Fe2＋的溶液中加入硝酸、KMnO4 溶液、氯水等具有强氧化性的物质时，溶液会出现浅 绿色―→棕黄色的颜色变化，该现象可用于 Fe2＋的检验。 (3)Fe3＋的检验方法较多，如观察溶液颜色法(棕黄色)、NaOH 溶液法(生成红褐色沉淀)、KSCN 溶液法(生成血红色溶液)，前面两种方法需溶液中 Fe3＋浓度较大时才适用，最好也最灵敏的 方法是 KSCN 溶液法。Fe2＋的检验可采用先加入 KSCN 溶液后再加入氧化剂的方法；也可用铁 氰化钾检验 Fe2＋，现象是生成蓝色沉淀(Fe3[Fe(CN)6]2)。 (4)生成 FeCl2 除了用 Fe 和 HCl 的置换反应外，还可用化合反应：2FeCl3＋Fe===3FeCl2；生成 Fe(OH)3 除了用 Fe3＋与碱的复分解反应外，还可用化合反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。 (5)配制 FeCl2 溶液既要防氧化(加入 Fe 粉)，又要防水解(加入盐酸)；配制 FeCl3 溶液要加入 浓盐酸防止水解。 (6)Fe3＋必须在酸性条件下才能大量存在，当 pH＝7 时，Fe3＋几乎完全水解生成 Fe(OH)3 沉淀。 (7)除去酸性溶液 ZnCl2 中的 FeCl2，应先通入 Cl2 或加入 H2O2，再加入 ZnO，使 Fe3＋水解生成 沉淀过滤除去。 (8)制备 Fe(OH)2 的方法很多，原则有两点：一是溶液中的溶解氧必须提前除去；二是反应过 程中必须与 O2 隔绝。同时要牢记 Fe(OH)2 转化为 Fe(OH)3 时溶液的颜色变化(白色沉淀迅速变 成灰绿色，最后变成红褐色)。 (9)Fe(OH)3 胶体的制备方法是将饱和 FeCl3 溶液滴加到沸水中，加热至呈红褐色后立即停止加 热。胶体不带电，带电的是胶粒。 (10)自然界中有少量游离态的铁(陨石中)，纯净的铁块是银白色的，而铁粉是黑色的。 3．规范书写重要反应 用方程式回答下列问题。 (1)高温下铁和 H2O(g)的反应。 4H2O(g)＋3Fe=====高温Fe3O4＋4H2。 (2)用离子方程式表示将铁粉逐渐加入稀 HNO3 中的反应过程。 Fe＋4H＋＋NO－ 3 ===Fe3＋＋NO↑＋2H2O； 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。 (3)用离子方程式表示 FeO、Fe3O4 与稀 HNO3 的反应。 3FeO＋10H＋＋NO－ 3 ===3Fe3＋＋NO↑＋5H2O； 3Fe3O4＋28H＋＋NO－ 3 ===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O。 (4)用离子方程式表示 ①Fe(OH)2 与稀 HNO3 反应； 3Fe(OH)2＋10H＋＋NO－ 3 ===3Fe3＋＋NO↑＋8H2O； ②Fe(OH)3 与氢碘酸反应。 2Fe(OH)3＋6H＋＋2I－===2Fe2＋＋I2＋6H2O。 (5)怎样除去 Fe2(SO4)3 中的 FeSO4(用适当的文字和离子方程式说明)。 答案 加入 H2SO4 酸化的 H2O2， 2H＋＋2Fe2＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O。 (6)怎样检验 Fe2O3 中的 FeO(用适当的文字和离子方程式说明)。 答案 ①取少量样品于试管中，加稀 H2SO4 使其溶解， Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O， FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O。 ②再加入少量酸性 KMnO4 溶液，若紫红色褪去，证明溶液中含有 Fe2＋，原样品中含有 FeO 5Fe2＋＋MnO－ 4 ＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。 题组一 铁及其化合物的性质定性判断 1．(2017·浙江省“七彩阳光”新高考研究联盟高三下学期联考)要除去 FeCl2 溶液中的少 量 FeCl3，可行的是( ) A．加入铜粉 B．滴入 KSCN 溶液 C．加入铁粉 D．通入氯气 答案 C 解析 因为铁离子能和铁反应生成亚铁离子，化学方程式为 2FeCl3＋Fe===3FeCl2，故可用铁 除去 FeCl2 溶液中的少量氯化铁，故选 C。 2．(2017·温州市十校联合体高一上学期期末联考)向含有 FeCl3、BaCl2 的酸性溶液中通入足 量的 SO2，有白色沉淀生成，过滤，向滤液中滴入 KSCN 溶液时无明显现象，由此得出的正确 结论是( ) A．白色沉淀是 BaSO3 B．白色沉淀是 BaSO4 C．白色沉淀是 BaSO3、BaSO4 的混合物 D．FeCl3 全部被 SO2 氧化为 FeCl2 答案 B 解析 A 项，向滤液中滴入 KSCN 溶液时无明显现象，说明铁离子被 SO2 还原，SO2 被氧化为硫 酸，白色沉淀是硫酸钡，错误；C 项，白色沉淀是硫酸钡，没有亚硫酸钡，错误；D 项，氯化 铁被 SO2 还原为氯化亚铁，错误，答案选 B。 题组二 Fe2＋、Fe3＋的检验 3．下列离子的检验方法合理的是( ) A．向某溶液中滴入 KSCN 溶液呈血红色，说明不含 Fe2＋ B．向某溶液中通入 Cl2，然后再加入 KSCN 溶液变血红色，说明原溶液中含有 Fe2＋ C．向某溶液中加入 NaOH 溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有 Fe3＋ D．向某溶液中加入 NaOH 溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只 含有 Fe2＋，不含有 Mg2＋ 答案 C 解析 某溶液中滴入 KSCN 溶液呈血红色，说明含 Fe3＋，无法判断是否含 Fe2＋，A 项错误；先 通入 Cl2 再加入 KSCN 溶液变血红色，说明含 Fe3＋，但 Cl2 有氧化性，无法判断原来是含 Fe2＋ 还是 Fe3＋，B 项错误；某溶液中加入 NaOH 溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有 Fe3＋，C 项 正确；某溶液中加入 NaOH 溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中含 有 Fe2＋，但由于红褐色的掩盖，无法说明是否含有 Mg2＋，D 项错误。 4．下列关于中学常见实验的现象或表述正确的是( ) A．Fe3＋与 KSCN 溶液产生血红色沉淀 B．过量的铁投入一定量的稀硝酸中，充分反应后取上层清液于试管中，滴加 KSCN 溶液，溶 液显血红色 C．检验红砖中的氧化铁成分，向红砖粉末中加入盐酸，充分反应后取上层清液于试管中，滴 加 KSCN 溶液 2～3 滴即可 D．FeO 投入稀 H2SO4 和氯水中均得到浅绿色溶液 答案 C 解析 Fe3＋与 KSCN 溶液生成的不是沉淀，Fe(SCN)3 溶于水，A 项错误；过量 Fe 与 HNO3 反应生 成 Fe2＋，滴加 KSCN 溶液不显血红色，B 项错误；检验是否含有氧化铁，根据氧化铁的性质， 溶于盐酸生成 FeCl3，滴加 KSCN 溶液若变血红，则即可证明红砖中含有氧化铁，C 项正确； FeO 可被氯水氧化生成 Fe3＋，而 FeO 与稀 H2SO4 反应生成 Fe2＋，D 项错误。 1．溶液颜色：含有 Fe2＋的溶液显浅绿色；含有 Fe3＋的溶液显棕黄色。 2．用 KSCN 溶液和氯水检验 (1)向溶液中滴加 KSCN 溶液，溶液变血红色，则溶液中含有 Fe3＋，Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3(血 红色)。 (2)溶液中滴加 KSCN 溶液，无明显现象，再滴加氯水，溶液变血红色，则溶液中含有 Fe2＋， 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3(血红色)。 3．用 NaOH 溶液检验 (1)溶液中滴加 NaOH 溶液，产生红褐色沉淀，则溶液中含有 Fe3＋，Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(红 褐色)。 (2)溶液中滴加 NaOH 溶液，产生白色沉淀，立即变灰绿色，最终变红褐色，则原溶液中含有 Fe2＋，Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色沉淀)，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。 题组三 有关铁及其化合物的框图推断 5．(2017·浙江省“七彩阳光”联盟高三上学期期初联考)为探究某矿石(仅含两种元素)的组 成和性质，设计并完成如下实验： 请回答： (1)某矿石的组成元素为________(用元素符号表示)。 (2)气体 A 与 H2O2 溶液反应的化学方程式是____________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)写出 D→E 的离子方程式_________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)Fe、S (2)SO2＋H2O2===H2SO4 (3)2Fe＋3H2O2＋6H＋===2Fe3＋＋6H2O 解析 溶液 E 与 KSCN 溶液作用显血红色，说明 E 中含有铁离子，E 由单质在酸性条件下与双 氧水发生氧化还原反应而得到，故 D 为铁；固体 B 应该为铁的氧化物，与足量氢气在高温条 件下被还原生成铁；气体 A 应该是二氧化硫，在双氧水作用下生成 C 为硫酸，硫酸与氯化钡 反应生成白色沉淀硫酸钡。故某矿石应该含有铁、硫两种元素。(1)某矿石的组成元素为 Fe、 S。(2)气体 A 与 H2O2 溶液反应的化学方程式是 SO2＋H2O2===H2SO4。(3) D→E 为铁在酸性条件下 被双氧水氧化生成铁盐和水，其离子方程式：2Fe＋3H2O2＋6H＋===2Fe3＋＋6H2O。 6．(2017·宁波市十校高三 9 月联考)为探究难溶性盐 X(仅含三种元素)的组成和性质，设计 并完成如下实验： 已知：气体甲和气体乙组成元素相同 请回答： (1)气体乙的摩尔质量是________。 (2) X 的化学式是________。 (3)写出 X 在隔绝空气条件下加热分解的化学方程式 ________________________________________________________________________。 答案 (1)28 g·mol－1 (2)FeC2O4 (3)FeC2O4=====△ FeO＋CO↑＋CO2↑ 解析 (1)混合气体通入足量的石灰水中得到白色沉淀，能使澄清石灰水变浑浊的气体可能是 CO2，也可能是 SO2，气体甲和气体乙组成元素相同，因此组合可能是 CO2、CO 或 SO2、SO3，因 为 SO3 与水反应生成 H2SO4，如果是混合气体是 SO2、SO3，通入足量澄清石灰水，没有气体逸 出，因此甲为 CO2，乙为 CO，即气体乙的摩尔质量为 28 g·mol－1。(2)根据(1)的分析，白色 沉淀是 CaCO3，即 CO2 物质的量为 5 100 mol＝0.05 mol，气体甲和气体乙的平均摩尔质量为 36， 依据十字交叉法，推出 CO 物质的量为 0.05 mol，即 X 中碳原子物质的量为(0.05＋0.05) mol ＝0.1 mol。红棕色固体为 Fe2O3，X 中含有铁元素，X 中铁原子物质的量为4×2 160 mol＝0.05 mol， 氧原子的质量为(7.20－0.05×56－0.1×12)g＝3.2 g，即 X 中氧原子物质的量为3.2 16 mol＝ 0.2 mol，即 n(Fe)∶n(C)∶n(O)＝0.05∶0.1∶0.2＝1∶2∶4，化学式为 FeC2O4。(3)根据铁 元素守恒，黑色固体为 FeO，其物质的量为 0.05 mol，因此反应方程式为 FeC2O4=====△ FeO＋CO↑ ＋CO2↑。 考点四 铜及其重要化合物 1．树立物质转化思想 (1)理清知识主线 Cu→ Cu2O CuO ←Cu(OH)2→ CuCl2 CuSO4 Cu2OH2CO3 (2)形成网络构建 2．扫除易忘知识盲点 (1)铜在潮湿的空气中最终不是生成 CuO，而是铜绿[Cu2(OH)2CO3]。 (2)常用灼热的铜粉除去 N2 中的 O2，灼热的 CuO 除去 CO2 中的 CO。 (3)新制 Cu(OH)2 悬浊液常用来检验醛基。 (4)Cu 和一定量的浓 HNO3 反应，产生的是 NO2 和 NO 的混合气体，当 Cu 有剩余，再加入稀 H2SO4， Cu 继续溶解。 (5)Cu：紫红色；CuO：黑色；Cu2S：黑色；CuS：黑色；Cu2O：砖红色。 (6)铜的焰色反应为绿色。 (7)冶炼铜的方法有①热还原法；②湿法炼铜；③电解精炼铜。 (8)铜合金有：①青铜(Cu、Sn、Pb 等)；②黄铜(Cu、Zn、Sn、Pb、Al 等)；③白铜(Cu、Ni、 Zn、Mn 等)。 题组一 重要反应规范书写 1．按要求书写方程式。 (1)用两组方程式表示 Cl2 的氧化性大于 S。 ①2Fe＋3Cl2=====点燃2FeCl3，Fe＋S=====△ FeS。 ②Cu＋Cl2=====点燃CuCl2,2Cu＋S=====△ Cu2S。 (2)铜在潮湿的空气中生锈。 2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3。 (3)将 Cu 和浓 H2SO4 混合加热。 Cu＋2H2SO4(浓)=====△ CuSO4＋SO2↑＋2H2O。 (4)Cu 和稀 HNO3 反应的离子方程式。 3Cu＋8H＋＋2NO－ 3 ===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。 (5)常用 FeCl3 溶液腐蚀铜板(用离子方程式表示)。 Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。 (6)用离子方程式表示将 NH3·H2O 逐滴滴入到 CuSO4 溶液的反应过程。 Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH＋ 4 ； Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O。 题组二 铁、铜性质及其冶炼 2．(2017·浙江省余姚中学高一上学期期中)下列关于常见物质的工业冶炼说法正确的是 ( ) A．工业制金属钠：电解饱和食盐水 B．工业炼铁：需要用到的原料有铁矿石、一氧化碳、空气和石灰石 C．冶炼镁：将六水合氯化镁晶体在一定条件下加热得到无水氯化镁，电解熔融氯化镁，可以 得到金属镁 D．生物炼铜法：利用某种能耐受铜盐毒性的细菌，这种细菌利用空气中的氧气氧化硫化铜矿 石，把不溶性的硫化铜直接转化为单质铜 答案 C 解析 A 项，工业电解饱和食盐水生成 NaOH、氢气、氯气，电解熔融的氯化钠可得到钠和氯 气，错误；B 项，工业炼铁需要用到的原料有铁矿石、焦炭、空气和石灰石，焦炭的作用： 提供热量、生成一氧化碳，一氧化碳再跟铁矿石中的氧化物反应，生成铁，石灰石在高温条 件下分解生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙能和铁矿石中的杂质二氧化硅反应生成硅酸钙，从 而除去二氧化硅，错误；C 项，海水中含有大量镁元素，可以通过多步转化得到六水合氯化 镁晶体，氯化镁易水解生成氢氧化镁和氯化氢，且氯化氢易挥发，导致直接加热带结晶水的 晶体时得不到氯化镁，为防止氯化镁水解，需要将带结晶水的氯化镁在氯化氢氛围中加热， 得到无水氯化镁，采用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁，正确；D 项，生物炼铜法就是利用某 种能耐受铜盐毒性的细菌，利用空气中的氧气把不溶性的硫化铜转化为可溶性的铜盐，从而 使铜的冶炼变得成本低，污染小，反应条件十分简单，错误。 3．(2017·浙江省“七彩阳光”新高考研究联盟高三上学期考试)某废液中含有 Fe3＋、Cu2＋、 Ag＋，某研究小组设计的处理方案如下(假如各步骤所加试剂都过量)： (1)沉淀 1 的主要成分是________________________(用元素符号表示)，沉淀 2 的化学式为 ________________________________________________________________________。 (2)步骤②发生反应的离子方程式：_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)Ag、Cu、 Fe Fe(OH)3 (2)2Fe2＋＋ H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O 解析 (1)废液中含有 Fe3＋、Cu2＋、Ag＋，加入铁屑，发生反应 Fe＋2Ag＋===Fe2＋＋2Ag、Fe＋ 2Fe3＋===3Fe2＋、Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，所以沉淀 1 为 Ag、Cu、 Fe；向含 Fe2＋的溶液中加入 H2O2，发生氧化还原反应生成 Fe3＋，加入 NaOH 生成 Fe(OH)3 红褐色沉淀，则沉淀 2 为 Fe(OH)3。 (2)Fe2＋具有还原性，H2O2 具有氧化性，二者发生氧化还原反应生成 Fe3＋和水，根据得失电子 守恒、电荷守恒和原子守恒配平，则步骤②发生反应的离子方程式为 2Fe2＋＋ H2O2＋2H＋===2Fe3 ＋＋2H2O。 铁、铜的冶炼 (1)铁的冶炼 ①原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石等。 ②反应原理：用还原剂将铁从其化合物中还原出来。 炼铁的主要化学方程式： a．还原剂的形成：C＋O2=====点燃CO2，C＋CO2=====高温2CO。 b．铁的还原：Fe2O3＋3CO=====高温2Fe＋3CO2。 c．炉渣的形成：CaCO3=====高温CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2=====高温CaSiO3。 (2)铜的冶炼 ①高温冶炼黄铜矿→粗铜→电解精炼。 ②湿法炼铜，反应原理为 Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋。 ③生物炼铜。 题组三 铜化合物的组成推断 4．(2017·金华市十校高三 9 月联考)某矿物甲由常见的三种元素组成，有如下变化。请回答 下列问题： (1)甲的化学式为________。 (2)写出矿物甲与过量稀 H2SO4/O2 反应的离子方程式 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3) 用 文 字 叙 述 检 验 纯 净 的 盐 中 的 阳 离 子 ( 写 出 实 验 操 作 、 现 象 及 结 论)________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)FeCuS2 (2)4FeCuS2＋17O2＋4H＋===4Fe3＋＋4Cu2＋＋8SO2－ 4 ＋2H2O (3)取少量纯净的盐溶于水，滴加 KSCN 溶液，溶液不变色，再滴加 H2O2 溶液(或氯水)，溶液 变成血红色，说明盐中的阳离子是 Fe2＋ 解析 生成氢气的反应为 Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，根据生成 0.1 mol 氢气，参加反应的铁 的物质的量为 0.1 mol；生成铜的方程式为 Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，根据铜的质量可知，原 固体矿物中含有 0.2 mol 的铜元素，参加反应的铁的物质的量为 0.2 mol；根据铁元素守恒， Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋反应生成 Fe2＋的物质的量为 0.6 mol－0.3 mol＝0.3 mol，原矿物中铁元 素的物质的量为 0.2 mol；原矿物中硫元素的质量为 36.8 g－0.2 mol×64 g·mol－1－0.2 mol×56 g·mol－1＝12.8 g，硫元素的物质的量是 0.4 mol。(1)铁∶铜∶硫＝0.2∶0.2∶0.4 ＝1∶1∶2；所以甲的化学式为 FeCuS2。(2)FeCuS2 与过量稀 H2SO4/O2 反应的离子方程式是 4FeCuS2＋17O2＋4H＋===4Fe3＋＋4Cu2＋＋8SO2－ 4 ＋2H2O。(3)纯净的盐中含有的阳离子是 Fe2＋，检 验 Fe2＋的方法是取少量纯净的盐溶于水，滴加 KSCN 溶液，溶液不变色，再滴加 H2O2 溶液(或 氯水)，溶液变成血红色，说明盐中的阳离子是 Fe2＋。 5．铜器久置，表面会生成一层绿色固体，为了解铜在空气中的腐蚀情况，某化学兴趣小组收 集家中铜器表面的绿色固体进行探究。查阅相关资料后，猜想该绿色物质可能是铜的碳酸盐。 该小组同学利用下图装置进行实验。 ①对试管内的绿色固体进行加热，至完全分解，观察到 A 装置中绿色固体逐渐变成黑色，B 装置中无水硫酸铜变成蓝色，C 装置中澄清石灰水变浑浊。 ②取少量加热后生成的黑色固体于试管中，加入稀硫酸，观察到黑色固体逐渐溶解，溶液变 成蓝色。 ③取少量上述蓝色溶液于试管中，浸入一根洁净的铁丝。观察到铁丝表面有红色物质析出。 请回答下列问题： (1)绿色固体中含有的元素是_____________________________________(填元素符号)；加热 后试管中剩余的物质是________(填化学式)。 (2)假设该绿色物质是一种纯净物，则其化学式可能是________，加热分解的化学方程式为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)实验装置最后的干燥管的作用是_________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)如果将 B、C 两装置对调，能否达到实验目的_____________________________________ (填“能”或“不能”)，为什么？______________________________________________。 答案 (1)Cu、H、O、C CuO (2)Cu2(OH)2CO3 Cu2(OH)2CO3=====△ 2CuO＋H2O＋CO2↑ (3)防止空气中的 CO2 进入广口瓶，干扰实验 (4)不能 因为对调后无法说明反应中有水生成 解析 根据无水硫酸铜变蓝，可知反应中有水生成，根据澄清石灰水变浑浊，可知有 CO2 生 成，根据黑色固体溶于稀 H2SO4，插入铁丝后有红色物质析出，知黑色物质应是 CuO。若该绿 色固体是纯净物，根据组成元素和各元素的化合价分析该物质应是碱式盐，化学式可能是 Cu2(OH)2CO3。该实验装置中最后的干燥管中装有碱石灰，目的是防止空气中的 CO2 进入广口瓶 中，干扰实验。若将 B、C 对调，气体先通过石灰水，则无法证明绿色物质分解时是否有水生 成。 1．(2016·浙江 4 月选考，8)下列有关钠及其化合物的说法不正确的是( ) A．电解饱和食盐水可制取金属钠 B．钠与氧气反应的产物与反应条件有关 C．氧化钠与水反应生成氢氧化钠 D．钠可以从四氯化钛中置换出钛 答案 A 2．(2016·浙江 10 月选考，6)下列说法不正确的是( ) A．氯化钠可用于配制生理盐水 B．二氧化硅可用于制造玻璃 C．海水中的钠元素以单质存在 D．氧化镁(熔点 2 800 ℃)是优良的耐高温材料 答案 C 解析 配制生理盐水用的是食盐；工业上利用 SiO2、Na2CO3、CaCO3 在高温下制造普通玻璃； MgO 的熔点很高，所以可用作耐高温材料；在海水中钠元素是以 Na＋形式存在。 3．(2017·浙江 11 月选考，28)为了探究铁、铜及其化合物的性质，某同学设计并进行了下 列实验。 已知：3Fe(s)＋4H2O(g)=====高温Fe3O4(s)＋4H2(g) 请回答： (1)虚线框处宜选择的装置是______(填“甲”或“乙”)；实验时应先将螺旋状铜丝加热，变 黑后再趁热迅速伸入所制得的纯净氢气中，观察到的实验现象是_____________________ ________________________________________________________________________。 (2)实验后，取硬质玻璃管中适量的固体，用一定浓度的盐酸溶解，滴加 KSCN 溶液，没有出 现 血 红 色 ， 说 明 该 固 体 中 没 有 ＋ 3 价 的 铁 ， 判 断 结 论 是 否 正 确 并 说 明 理 由 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)乙 铜丝变红色，试管壁有水珠生成 (2)不正确，剩余的铁将生成的三价铁还原成了二价铁离子：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ 解析 (1)氢气的密度小于空气，所以用向下排空气法收集，选乙；氧化铜和氢气发生反应 CuO＋H2===H2O＋Cu，所以铜丝变红色，试管壁有水珠出现。 (2)已知 3Fe＋4H2O(g)=====高温Fe3O4＋4H2，Fe3O4 中含有三价铁，但是剩余的铁单质会和三价铁离 子反应生成二价铁离子，若剩余铁单质足量，将所有铁离子反应完全，那么加入硫氰化钾溶 液，就不会出现血红色。 4．(2017·浙江 4 月选考，27)为探究黑色固体 X(仅含两种元素)的组成和性质，设计并完成 如下实验： 请回答： (1)X 的化学式是________。 (2)固体甲与稀硫酸反应的离子方程式是_______________________________________ ________________________________________________________________________。 (3) 加 热 条 件 下 氨 气 被 固 体 X 氧 化 成 一 种 气 体 单 质 ， 写 出 该 反 应 的 化 学 方 程 式 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)CuO (2)Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O (3)3CuO＋2NH3=====△ 3Cu＋N2＋3H2O 5．(2016·浙江 10 月选考，27)为探究不溶性盐 X(仅含四种元素)的组成和性质，设计并完 成如下实验： 请回答： (1)X 的 组 成 元 素 为 H 、 O 和 __________( 用 元 素 符 号 表 示 ) ， 化 学 式 为 ________________________________________________________________________。 (2)写出经一步反应能得到 X 的化学方程式(要求非氧化还原反应)______________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)S、Cu Cu3(OH)4SO4[或 2Cu(OH)2·CuSO4] (2)4NaOH＋3CuSO4===Cu3(OH)4SO4↓＋2Na2SO4 解析 (1)根据反应流程，白色沉淀为 BaSO4，其物质的量为 0.01 mol，黑色固体为 CuO，其 物质的量为 0.01 mol，所以 X 中除 H、O 外，还有 S、Cu。固体中有 CuSO4，其物质的量为 0.01 mol，其质量为 1.60 g，黑色固体应为 CuO，质量为 1.60 g，其物质的量为 0.02 mol，所以 Cu2＋共有 0.03 mol, OH－共有 0.04 mol，SO 2－ 4 共有 0.01 mol，X 的化学式为 Cu3(OH)4SO4 或 2Cu(OH)2·CuSO4。 (2)若用非氧化还原反应制取 X，可用 NaOH 溶液与 CuSO4 溶液反应制取。 6．(2016·浙江 10 月选考，29)为确定 Na2CO3 和 NaHCO3 混合物样品的组成，称取四份该样品 溶于水后分别逐滴加入相同浓度盐酸 30.0 mL，充分反应，产生 CO2 的体积(已折算成标准状 况下的体积，不考虑 CO2 在水中的溶解)如下表： 实验序号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 盐酸体积(mL) 30.0 30.0 30.0 30.0 样品质量(g) 2.96 3.70 5.18 6.66 CO2 体积(mL) 672 840 896 672 (1)样品中的物质的量之比 n(Na2CO3)∶n(NaHCO3)＝________。 (2)盐酸的物质的量浓度 c(HCl)＝________。 答案 (1)2∶1 (2)2.50 mol·L－1 解析 (1)根据表格数据可知：在盐酸的体积都是 30 mL 时，样品质量是 2.96 g、3.70 g 及 5.18 g 时，随着物质质量的增加，反应产生的 CO2 气体的体积也增大，2.96 g、3.70 g 时样 品不足量，完全反应，盐酸过量。以 2.96 g 时为标准计算。根据碳元素守恒可知：n(CO2)＝ n(Na2CO3)＋n(NaHCO3)＝0.672 L÷22.4 L·mol－1＝0.03 mol，106 g·mol－1×n(Na2CO3)＋ 84 g·mol－1 ×n(NaHCO3)＝2.96 g，解得 n(Na2CO3)＝0.02 mol，n(NaHCO3)＝0.01 mol，所以样品中物质 的量之比 n(Na2CO3)∶n(NaHCO3)＝0.02 mol∶0.01 mol＝2∶1。(2)根据表格数据可知反应产 生气体的最大值是 896 mL，其物质的量是 n(CO2)＝0.896 L÷22.4 L·mol－1＝0.04 mol，根 据物质反应规律，样品越多，反应产生的气体就越多，若盐酸足量，反应理论上产生气体的 物质的量是(5.18÷2.96)×0.03 mol＝0.052 5 mol>0.04 mol，说明 HCl 不足量，在 5.18 g 样 品 中 含 有 n(Na2CO3) ＝ (5.18÷2.96)×0.02 mol ＝ 0.035 mol ， 含 有 n(NaHCO3) ＝ (5.18÷2.96)×0.01 mol＝0.017 5 mol，根据反应的先后顺序，首先发生反应：Na2CO3＋ HCl===NaCl＋NaHCO3，消耗 HCl 0.035 mol，然后发生反应 NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑， 由于产生气体的物质的量是 0.04 mol，所以消耗 HCl 的物质的量是 0.04 mol，则 30 mL HCl 中含有 HCl 的物质的量是 n(HCl)＝0.035 mol＋0.04 mol＝0.075 mol，则盐酸的浓度是 c(HCl) ＝0.075 mol÷0.03 L＝2.50 mol·L－1。 7．(2016·浙江 4 月选考，28)为测定碳酸钠和碳酸氢钠混合样品中碳酸钠的质量分数，可通 过加热分解得到的 CO2 质量进行计算。某同学设计的实验装置示意图如下： 请回答： (1)仪器 a 的名称是________。 (2)装置 B 中冰水的作用是____________________________________________________。 (3)该同学设计的实验装置存在缺陷，有关该实验装置及实验过程中，下列因素可能使碳酸钠 的质量分数偏高的是________(填字母)。 A．样品分解不完全 B．装置 B、C 之间缺少 CO2 的干燥装置 C．产生 CO2 的速率太快，没有被碱石灰完全吸收 D．反应完全后停止加热，通入过量的空气 答案 (1)干燥管 (2)使水蒸气变成液态的水 (3)AC 解析 该实验的原理：通过称量反应前后 C 装置(吸收 NaHCO3 加热分解后的 CO2)的增重，来 计算样品中 NaHCO3 的质量，进而计算样品中 Na2CO3 的质量及其质量分数。(1)仪器 a 的名称为 干燥管。(2)为减少实验误差，需要将装置 B 中 NaHCO3 分解产生的水蒸气变为液态水，仅使 CO2 被装置 C 中的碱石灰吸收。(3)若样品分解不完全，则被 C 装置吸收的 CO2 量减少，即样品 中的 NaHCO3 质量偏低，从而计算求得的样品中 Na2CO3 质量分数偏高，A 正确；装置 B、C 之间 缺少 CO2 的干燥装置，则使 C 装置的增重偏大，即样品中 NaHCO3 的质量偏大，从而 Na2CO3 的 质量分数偏低，B 错误；产生 CO2 的速率太快，没有被碱石灰完全吸收，使 C 装置的增重偏低， 即样品中 NaHCO3 的质量偏低，从而使 Na2CO3 的质量分数偏高，C 正确；反应完全后停止加热， 通入过量的空气，空气中含有部分 CO2，使 C 装置的增重偏高，即样品中 NaHCO3 的质量偏高， 从而 Na2CO3 的质量分数偏低，D 错误。 专题强化练 1．下列关于钠的说法中错误的是( ) A．金属钠非常活泼 B．钠可以从硫酸铜溶液中还原出铜单质 C．钠在氯气中燃烧产生大量的白烟 D．钠元素在自然界中都是以化合态存在 答案 B 2．(2017·杭州萧山区命题比赛)下列有关金属镁的说法不正确的是( ) A．Mg 在 CO2 中燃烧生成 MgO 和 C，是放热反应 B．工业上通过电解 MgCl2 溶液制取金属镁 C．Mg 和稀硫酸反应时，滴加少量硫酸铜溶液，能加快反应速率 D．镁可以用来制造信号弹和焰火，MgO 可以作高温材料 答案 B 解析 工业上通过电解熔融 MgCl2 制备 Mg。 3．(2017·宁波市北仑中学高一上学期期中)钾(K)与 Na 在性质上具有很大的相似性，但 K 比 Na 的活泼性强，下面是根据 Na 的性质对 K 的性质的预测，其中正确的是( ) A．K 是银白色金属，硬度大，熔点高 B．K 在空气中可以被空气中的氧气所氧化，且任何条件下产物只有 K2O C．K 与水能够反应，但不如 Na 与水的反应剧烈，产物都有氢气 D．K 也可以与氯气反应，但比 Na 与氯气的反应剧烈 答案 D 4．(2017·温州市十校联合体高一上学期期末联考)下列几种试剂不能把浓度均为 0.1 mol·L －1 的 Na2CO3、NaHCO3 鉴别开的是( ) A．0.1 mol·L－1BaCl2 溶液 B．澄清石灰水 C．稀盐酸 D．pH 试纸 答案 B 解析 氯化钡和碳酸钠反应生成白色沉淀，与碳酸氢钠不反应，可以鉴别；澄清石灰水与二 者均反应产生白色沉淀，不能鉴别；盐酸和碳酸钠反应分步进行，与碳酸氢钠反应立即产生 气体，可以鉴别；浓度相等时碳酸钠溶液的碱性强于碳酸氢钠，pH 试纸可以鉴别。 5．(2017·浙江省余姚中学高一上学期期中)下面有关 Na2CO3 与 NaHCO3 的性质比较中错误的是 ( ) A．相同浓度溶液的碱性：Na2CO3>NaHCO3 B．同条件下在水中的溶解度：Na2CO3>NaHCO3 C．与同浓度的硫酸反应放出气泡的速率：NaHCO3查看更多