专题01 金属及其化合物（考题猜想）（11大题型）-2024-2025学年高一化学下学期期末考点大串讲（沪科版2020必修第二册）

专题01 金属及其化合物 题型一 金属的原子结构与物理性质 题型二 金属单质的化学性质 题型三 钠及其氧化物 题型四 碳酸钠和碳酸氢钠 题型五 铝及其化合物 题型六 铁及其氧化物 题型七 铁的氢氧化物及其盐 题型八 金属及其化合物综合 题型九 化学能与热能的转化 题型十 吸热反应和放热反应 题型十一 化学能与电能的转化（原电池） 题型一 金属的原子结构与物理性质 【例1-1】下列叙述正确的是（ ） A．两种微粒，若核外电子排布完全相同，则其化学性质一定相同 B．失去电子数越多，金属越活泼 C．两原子的核外电子排布相同，则一定属于同种元素 D．各种元素原子核都是由质子和中子组成的 【答案】C 【解析】A．两种微粒，如Na+和O2-，核外电子排布都为2、8，但化学性质不同，A不正确；B．金属失去电子数越多，金属性不一定越活泼，金属活泼性要看金属原子失电子的能力，越容易失电子，金属越活泼，(如Na与Al)，B不正确；C．两原子的核外电子排布相同，则一定属于同种元素，可能是同种原子，可能互为同位素，C正确；D．各种元素原子核都是由质子组成，但不一定含有中子，如氕原子，D不正确；故选C。 【例1-2】下列性质不属于金属单质的共同性质的是（ ） A．能导电 B．传热性能良好 C．常温、常压下易挥发 D．有较好的延展性 【答案】C 【解析】金属单质的共同性质是导电、导热、延展性，无常温常压下挥发的性质。 【例1-3】中国载人航天工程快速发展取得了辉煌成就，关于载人飞船返回舱的说法正确的是（ ） A．具有耐高温和高度密封性的返回舱舷窗玻璃属于传统无机非金属材料 B．返回舱表面的烧蚀材料由玻璃纤维与合成树脂复合而成，属于新型无机非金属材料 C．烧蚀材料应具有高熔点、高沸点、难分解的特性，从而保护返回舱的安全 D．返回舱次外层的“避火衣”热容量大、熔点高，由钛合金制成，属于金属材料 【答案】D 【解析】A．耐高温和高度密封性的玻璃属于新型无机非金属材料，普通玻璃属于传统无机非金属材料，A项错误；B．玻璃纤维与合成树脂复合而成，属于复合材料，B项错误；C．烧蚀材料应具有较低熔点、较低沸点、易分解的特性，从而保护返回舱的安全，C项错误；D．钛合金热容量大、熔点高，属于金属材料，D项正确；答案选D。 【变式1-1】下列说法不正确的是（ ） ①正离子都是由一个金属原子失去电子而形成的 ②正离子核外电子排布一定与稀有气体元素原子相同 ③离子键是正负离子之间的静电吸引作用 ④在化合物CaCl2中，两个氯离子之间也存在离子键 A．①④ B．②④ C．①②③ D．①②③④ 【答案】D 【解析】①正离子不一定都是由一个金属原子失去电子而形成的，还有非金属元素构成的阳离子，如铵根离子，故①错误；②氢离子是正离子，核外电子数为0，则阳离子核外电子排布一定与稀有气体元素原子相同，故②错误③离子键是正负离子之间的相互作用，不只是正负电荷的吸引作用，还有核之间的斥力作用等，故③错误④CaCl2是离子化合物，氯离子与钙离子之间形成离子键，两个氯离子之间不存在化学键，故④错误；①②③④均不正确，答案选D。 【变式1-2】下列关于金属的叙述正确的是（ ） A．金属都是银白色的固体，都具有较高的硬度和密度 B．金属在化合物中一定显正化合价 C．金属单质都可以和酸发生置换反应产生氢气 D．金属元素的单质在常温下均为固体 【答案】B 【解析】比如金为黄色，铜为紫红色，选项A错。选项B正确。选项C错，因为金属与硝酸反应不产生氢气。选项D也是错误的，汞在常温下为液体。答案为B。 【变式1-3】下列物质中所涉及的合金不属于新型合金的是（ ）      A．飞机发动机叶片—镍钛合金 B．“蛟龙”号潜水器—钛合金 C．不锈钢餐具—铬碳铁等合金 D．新能源汽车储氢材料—La-Ni合金 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【解析】镍钛合金、钛合金、La−Ni合金都属于新型合金，而不锈钢不属于新型合金，故C符合题意。 综上所述，答案为C。 题型二 金属单质的化学性质 【例2-1】钠元素以盐的形式广泛分布于陆地和海洋中，钠也是人体肌肉组织和神经组织中的重要成分之一。对于下列事实和解释错误的是（ ） 事实 解释 A 钠受热后先熔化，然后与氧气剧烈反应，发出黄色火焰，生成一种淡黄色固体 发生的化学反应为4Na+O22Na2O B 金属钠保存在石蜡油或煤油中 钠的性质活泼，需要隔绝空气和水保存 C 钠和水反应时会熔成光亮的小球 钠和水的反应放热，且钠的熔点低 D 把金属钠放到CuSO4溶液中，会产生蓝色沉淀 钠先与溶液中的水反应生成NaOH和H2，生成的NaOH再与CuSO4反应生成Cu(OH)2沉淀 【答案】A 【解析】A．钠在加热条件下与氧气反应生成过氧化钠，化学反应方程式为4Na+O22Na2O，A错误；B．钠是活泼金属，易与水、氧气反应，保存时需要隔绝空气和水，保存在石蜡油或煤油中，B正确；C．钠和水反应时会熔成光亮的小球，证明钠和水的反应放热，且钠的熔点低，C正确；D．钠是活泼金属，易与水反应，把金属钠放到CuSO4溶液中，会产生蓝色沉淀，原理是钠先与溶液中的水反应生成NaOH和H2，生成的NaOH再与CuSO4反应生成Cu(OH)2沉淀，D正确；答案选A。 【例2-2】以下有关金属的说法正确的是（ ） A．根据金属的活动性：Al>Fe，则两者与相同浓度盐酸反应时，Al更剧烈 B．活泼金属都可从不活泼金属的盐溶液置换出不活泼金属 C．由于Al、Fe都有+3价，由2Al+6HCl = 2AlCl3+3H2↑，可知：2Fe+6HCl = 2FeCl3+3H2↑ D．活泼金属可与氧气在常温下反应，不活泼金属在加热或高温下也可与O2反应 【答案】A 【解析】金属与酸反应越激烈则其金属性越强，A正确；B选项中活泼金属例如金属钠与金属盐溶液反应首先与水反应，不能从盐溶液置换出不活泼金属，B错误；C选项铁与具有弱氧化性的H+反应，只能生成Fe2+, C 错误；D选项，步活泼金属如Pt、Au在高温夏也不能与O2反应，D错误。故选A。 【例2-3】下列有关金属及其合金的说法不正确的是（ ） A. 生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加 B. 镁在空气中燃烧发出耀眼的白光，可用于制作照明弹 C. 日用铝制品表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用 D. Mg比Al活泼，但Al能与NaOH溶液反应生成H2而Mg不能 【答案】A  【解析】A.生铁含碳量高于普通钢和不锈钢，A错误；B.制造照明弹利用了镁燃烧可发出耀眼的白光的性质，B正确；C.常温下，铝能与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化物薄膜，对内部金属起保护作用，C正确；Mg不能与氢氧化钠溶液，Al能与氢氧化钠溶液反应生成H2，D正确。答案选A。 【变式2-1】金属Ti(钛)是一种具有许多优良性能的较为昂贵的金属，钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料。某化学兴趣小组用实验探究Ti、Mg、Cu的活泼性顺序。他们在相同温度下，取大小相同的三种金属薄片，分别投入等体积等浓度的足量稀盐酸中，观察现象如下： 金属 Ti Mg Cu 金属表面现象 放出气泡速度缓慢 放出气泡速度快 无变化 下列有关三种金属的说法正确的是（ ） A．Cu和稀盐酸能发生化学反应 B．若钛粉中混有Mg，提纯Ti时可用稀盐酸除去Mg C．用Ti从溶液中置换出Cu是工业制取Cu的很好途径 D．三种金属的活泼性由强到弱的顺序是Mg、Ti、Cu 【答案】D 【解析】A．根据实验现象知，Cu和稀盐酸不反应，故A错误；B．Ti、Mg都和稀盐酸反应生成氢气，所以不能用稀盐酸除去Ti中的Mg，故B错误；C．钛（Ti）是一种昂贵的金属，用Ti从CuSO4溶液中置换出Cu制取铜，成本太高，在工业上是不可取的，故C错误；D．相同温度下，不同金属分别加入相同浓度的稀盐酸中，金属的金属性越强，金属与酸反应置换出氢气越容易，生成氢气速率越快，根据表中生成氢气快慢顺序知，金属强弱顺序是Mg＞Ti＞Cu，故D正确；故选D。 【变式2-2】下列有关金属及其化合物的说法不合理的是（ ） A．将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2 B．铝中添加适量锂，制得低密度、高强度的铝合金，可用于航空工业 C．盐碱地(含较多Na2CO3等)不利于作物生长，可施加熟石灰进行改良 D．无水CoCl2呈蓝色，吸水会变为粉红色，可用于判断变色硅胶是否吸水 【答案】C 【解析】A．2FeCl2+Cl2=2FeCl3、2FeCl3+Fe=3FeCl2，则将废铁屑加入FeCl2溶液中，可除去工业废气中的Cl2，A合理；B．铝和锂的密度都较小，且铝具有抗腐蚀能力，所以铝合金具有密度低、强度高等优点，可应用于航空航天等工业，B合理；C．盐碱地里加入熟石灰，发生反应Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH，产物仍然呈碱性，不能改变土壤的碱性，反而使土壤更板结，C不合理；D．无水氯化钴呈蓝色，水合氯化钴呈粉红色，根据氯化钴固体的颜色，可判断硅胶是否能吸水，D合理；故选C。 【变式2-3】将一定量的Fe、Cu、CuCl2、FeCl3放入同一烧杯中，加入适量蒸馏水，充分反应后，仍有固体存在，则下列判断不正确的是（ ） A．充分反应后的溶液中不一定含Cu2+ B．充分反应后的溶液中一定含有Fe2+，可能含有Fe3+ C．剩余固体中一定含Cu，可能含Fe D．向充分反应后溶液中加入KSCN溶液一定不变红色 【答案】B 【解析】A．若固体中存在Fe，则充分反应后的溶液中不含Cu2+，所以反应后的溶液中不一定含Cu2+，A正确；B．充分反应后，仍有固体存在，说明反应后的溶液中不可能含有Fe3+，因为Fe和Cu都与Fe3+反应，B错误；C．有分析可知剩余固体中一定含Cu，可能含Fe，C正确；D．因为反应后溶液中没有Fe3+，故向充分反应后溶液中加入KSCN溶液一定不变红色，D正确；故答案为：B。 题型三 钠及其氧化物 【例3-1】下列说法正确的是（ ） A．切开的金属Na暴露在空气中，光亮的表面逐渐变暗，发生的反应为2Na+O2==Na2O2 B．Na与稀硫酸反应的离子方程式为Na+2H+==Na++H2↑ C．4.6gNa与O2完全反应，生成7g产物时失去电子的物质的量为0.2mol D．将少量Na投入到稀的CuSO4溶液中，会析出红色金属 【答案】C 【解析】A．常温下，Na和氧气反应生成Na2O，方程式为4Na+O2==2Na2O，A错误；B．方程式电荷不守恒，正确反应为2Na+2H+==2Na++H2，B错误；C．不管Na与O2反应生成Na2O还是Na2O2，Na~e-关系式成立，4.6gNa为0.2 mol，因此电子转移数为0.2 mol，C正确；D．Na在水溶液中优先与水反应生成NaOH，不会置换金属，D错误；答案选C。 【例3-2】某实验小组通过下图所示实验，探究Na2O2与水的反应： 下列说法错误的是（ ） A．②⑤中的气泡的主要成分相同，生成等物质的量的该气体转移电子的数目不同 B．③中溶液变红，说明有碱性物质生成 C．④中现象可能是由于溶液中含有漂白性物质造成的 D．⑤中MnO2的主要作用是作催化剂 【答案】A 【解析】A．H2O2催化分解后产生O2，则表明②⑤中的气泡的主要成分都为O2，且O元素中一部分都从-1价升高到0价，一部分都从-1价降低到0价，所以生成等物质的量的O2，转移电子的数目相同，A错误；B．由分析可知，③中溶液变红，说明有碱性物质(NaOH)生成，B正确；C．④中酚酞的红色褪去，可能是由于溶液中含有漂白性的H2O2造成的，C正确；D．⑤中MnO2的加入，促进H2O2的分解，而MnO2本身的质量与性质不变，则其主要作用是催化剂，D正确；故选A。 【例3-3】某同学研究Na2O2与浓盐酸反应，有如下现象：①试管壁发热；②有刺激性气味的气体产生；③反应后所得溶液呈浅黄绿色。下列有关说法错误的是（ ） A．Na2O2与水反应生成NaOH，所以它是碱性氧化物 B．水、浓盐酸分别与Na2O2反应时，体现的作用不同 C．根据实验现象推测生成的气体中可能含有Cl2 D．如果把浓盐酸换成稀盐酸，并没有黄绿色气体产生，证明氧化性或还原性与物质浓度有关 【答案】A 【解析】A．Na2O2是过氧化物，不是碱性氧化物，A错误；B．2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑水既不做氧化剂也不做还原剂，浓盐酸与Na2O2反应，HCl做还原剂，所以水、浓盐酸分别与Na2O2反应时，体现的作用不同，B正确；C．反应后所得溶液呈浅黄绿色，该气体可能是氯气，C正确；D．如果把浓盐酸换成稀盐酸，并没有黄绿色气体产生，说明过氧化钠没有把稀盐酸氧化，说明稀盐酸的还原性小于浓盐酸，证明氧化性或还原性与物质浓度有关，D正确；故答案选A。 【变式3-1】在隔绝空气条件下让钠与CuSO4溶液反应，实验时，往大试管中先加煤油，取三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CuSO4溶液使煤油的液面上升至橡胶塞，并夹紧弹簧夹(如图)。下列叙述不正确的是（ ） A．金属钠将在煤油和水的分层处上下运动 B．上层煤油中有气泡生成 C．下层溶液中出现蓝色沉淀 D．钠与CuSO4溶液反应的化学方程式为2Na+CuSO4==Cu+Na2SO4 【答案】D 【解析】A．金属钠的密度比水小，比煤油大，所以反应时金属钠将在煤油和水的分层处上下运动，故A正确；B．Na与CuSO4溶液反应的实质是Na先与水反应放出氢气，上层煤油中有气泡生成，故B正确；C．Na与CuSO4溶液反应的实质是Na先与水反应，反应生成的NaOH又与CuSO4反应生成蓝色沉淀，故C正确；D．钠与CuSO4溶液“先水后盐”反应的化学方程式为2Na+2H2O+CuSO4==Cu(OH)2↓+H2↑+Na2SO4，故D错误；选D。 【变式3-2】过氧化钠是重要的化工原料，具有多种用途。 （1）过氧化钠是 色固体。 （2）过氧化钠可用作呼吸面具、潜水艇的供氧剂，写出和反应的化学方程式： ，消耗2个CO2时，反应中转移的电子数目为 。 （3）某实验小组通过如图所示实验，探究与水的反应，下列说法正确的是_________。 A．②中的大量气泡主要成分是氢气 B．③中溶液变红，说明有酸性物质生成 C．④中现象可能是由于溶液中含有强氧化性物质造成的 D．⑤中的主要作用是降低了水中氧气的溶解度 （4）向酸性溶液中加入粉末，观察到溶液褪色，发生反应的离子方程式： ①比较氧化性强弱： （选填“>”或“<”）。 ②该反应说明具有 （选填“氧化性”或“还原性”）。 【答案】（1）淡黄 （2）2Na2O2+CO2==2Na2CO3+O2↑ 2 （3）C （4）> 还原性 【解析】（1）过氧化钠是淡黄色固体； （2）过氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，2Na2O2+CO2==2Na2CO3+O2↑；，则消耗2个CO2时，反应中转移的电子数目为2； （3）A．过氧化钠和水生成氧气，则②中的大量气泡主要成分不是氢气而是氧气，A错误；B．由于过氧化钠和水反应生成了NaOH，则③中溶液变红，说明有碱性物质生成，B错误；C．由于Na2O2与水发生过程中可能生成强氧化性物质H2O2，④中现象可能是由于溶液中含有强氧化性物质造成的，C正确；D．由于Na2O2与水发生过程中可能生成强氧化性物质H2O2，H2O2在MnO2的催化下发生分解产生O2，即⑤中MnO2的主要作用是催化H2O2分解，D错误；故答案为：C； （4）①氧化剂氧化性大于氧化产物，则氧化性强弱：KMnO4>O2。 ②该反应中过氧化钠中氧元素化合价升高，说明Na2O2具有还原性。 【变式3-3】物质的性质除主要与物质的结构有关外还与外界条件有关。有人提出“Na2O2与干燥的CO2不反应”和“Na2O2与潮湿的CO2才能反应”，某小组设计如下实验路线。 （1）写出过氧化钠的电子式 。 （2）为了验证Na2O2与干燥的CO2是否反应，连接好装置，X是 。打开 ，关闭 ，打开分液漏斗的活塞加入稀硫酸，产生气体一段时间，再在干燥管中装入干燥的，继续通入一段时间气体，点燃酒精灯加热铜丝，观察现象。则加入稀硫酸，产生一段时间气体后再点燃酒精灯的目的是 。 （3）若打开，关闭，加入稀硫酸，点燃酒精灯，观察到 现象， (选填“能”或“不能”)证明潮湿的CO2与Na2O2反应产生了O2。请用化学方程式解释产生该现象的原因 。 （4）为验证第(3)实验产生的现象CO2是否与Na2O2反应，某小组取球形干燥管中反应后的固体溶于水中。然后向溶液中滴加 ，产生 现象说明CO2参与反应。 【答案】（1） （2）浓硫酸 排除装置中的O2(或空气)，避免与灼热的铜反应 （3）红色铜丝变黑色 不能 H2O+2Na2O2==4NaOH+O2↑ （4）[或Ba(OH)2] 白色沉淀 【解析】（1）过氧化钠是既有与过氧根的离子键又有氧与氧的非极性键，电子式为。 （2）验证无水的CO2的反应，用浓硫酸除水，让气体经过浓硫酸，所以打开关闭，加热铜丝，根据分析可知，X为浓硫酸，通过铜丝是否变黑，说明产生O2，需排除空气中的氧气，所以需要先通一段CO2。 （3）若打开关闭，铜丝由红色变为黑色，说明有氧气生成，即可证明潮湿的二氧化碳与过氧化钠反应生成了氧气。潮湿的二氧化碳中含有水蒸气，水蒸气也能与过氧化钠反应生成氧气，化学方程式为H2O+2Na2O2==4NaOH+O2↑。 （4）由于水也能与Na2O2反应产生氧气，不能通过红热的铜丝变黑说明是CO2与Na2O2反应产生的O2，应通过干燥管里的是否含碳酸盐或碳酸氢盐来判断，由于有水，肯定含有，不存在碳酸氢钠，所以加入钡离子就行，现象为白色沉淀。 题型四 碳酸钠和碳酸氢钠 【例4-1】下列有关 Na 2 CO3 与 NaHCO3 说法错误的（ ） A．两者均溶于水，但 NaHCO3 的溶解度小于 Na 2 CO3 B．两者的溶液中加入澄清石灰水，均有白色沉淀生成 C．向两者同浓度溶液中滴加几滴酚酞，前者溶液红色比后者深 D．NaHCO3 是发酵粉主要成分， Na 2 CO3 可用于治疗胃酸过多 【答案】D 【解析】A.在饱和Na2CO3溶液中通入过量二氧化碳可生成NaHCO3沉淀，可说明水中的溶解度：NaHCO3< Na2CO3，故A正确；B. NaHCO3和Na2CO3两种溶液与石灰水反应均生成碳酸钙白色沉淀，故B正确；C.由于CO32-的水解能力大于HCO3-，所以同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液碱性前者强于后者，滴加几滴酚酞，前者溶液红色比后者深，故C正确；D. 焙制糕点所用发酵粉的主要成分是碳酸氢钠，碳酸氢钠也可用于治疗胃酸过多，碳酸钠碱性较强，不能用碳酸钠治疗胃酸过多，故D错误。答案选D。 【例4-2】索尔维制碱法和侯氏制碱法，两种工艺的差异之一在于对“滤液”的处理方法不同，流程如图： 下列说法错误的是（ ） A．侯氏制碱法比索尔维制碱法有更多的优点 B．上述流程中涉及的NH3、CO2都是非电解质 C．索尔维制碱法和侯氏制碱法中能够循环利用的物质一样 D．索尔维制碱法和侯氏制碱法制取NaHCO3的反应原理一样 【答案】C 【解析】A．对比索尔维制碱法，侯氏制碱法的优点是能得到氮肥氯化铵且减少了副产物氯化钙的产生，提高了NaCl的利用率，A正确；B．NH3、CO2的水溶液可以导电，是它们和水反应生成的物质发生电离，它们本身为非电解质，B正确；C．索尔维制碱法中得到气体A为铵根离子和氢氧根离子生成的氨气，氨气能够循环利用；碳酸氢钠灼烧得到气体B为二氧化碳，也能循环利用，而侯氏制碱法中除了二氧化碳同样可以循环利用外，饱和食盐水进行了循环利用，C错误；D．由图知，两种方法制取碳酸氢钠都固体的反应原理相同，化学方程式都为NH3+CO2+NaCl+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl，D正确；故本题选C。 【例4-3】钠及其化合物的“价－类”二维图及部分转化关系如图所示，其中B为钠的另一种氧化物。下列有关说法正确的是（ ） A．物质B为，是碱性氧化物，A的物质类别为碱 B．反应④通过加入还原剂实现转化 C．钠放入硫酸铜溶液中可观察到红色固体析出 D．可用澄清的石灰水鉴别溶液和溶液 【答案】A 【解析】根据题意，再结合关系图可知，A为碱，B为氧化钠，以此解题。A．由题意可知，物质B为氧化钠，属于碱性氧化物，NaOH属于碱，A正确；B．反应④为钠变为氢氧化钠，其中钠由0价变为+1价，化合价升高，需要加入氧化剂，B错误；C．钠放入硫酸铜溶液中，钠会先和水反应，不能置换出硫酸铜中的铜，C错误；D．澄清的石灰水与Na 2 CO3溶液、NaHCO3 溶液均生成白色沉淀，不能鉴别，D错误；故选A。 【变式4-1】某兴趣小组设计了如图所示实验来验证热稳定性：碳酸钠>碳酸氢钠。忽略空气中的对澄清石灰水的影响，下列说法错误的是（ ） A．甲为小苏打，乙为纯碱 B．甲为Na2CO3，乙为NaHCO3 C．要证明碳酸钠或碳酸氢钠受热能产生水，可在两支试管内均放置含有无水硫酸铜粉末的棉花 D．整个实验过程中烧杯中的澄清石灰水不变浑浊 【答案】B 【解析】碳酸钠加热不分解，碳酸氢钠加热分解生成使澄清石灰水变浑浊的二氧化碳气体，碳酸钠放入大试管温度高不分解，碳酸氢钠放入小试管温度低能分解，说明碳酸氢钠热稳定性差；A．加热时内管的温度低于外管的温度，要证明碳酸钠的热稳定性比碳酸氢钠的热稳定性强，应将碳酸氢钠放置于内管中，故甲为碳酸氢钠（或小苏打），乙为碳酸钠（或纯碱），A正确； B．由分析可知，甲为，乙为，B错误；C．无水硫酸铜遇水变蓝，在试管内放置含有无水硫酸铜粉末的棉花，可以检验反应过程中是否有水生成，C正确； D．碳酸钠很稳定，不易分解，没有二氧化碳气体生成，A烧杯中的澄清石灰水不变浑浊，D正确； 故选B。 【变式4-2】某无色溶液中可能含有NaOH、Na2CO3、NaHCO3三种溶质中的一种或两种，向溶液中滴加稀盐酸并测定生成气体的体积，生成气体的体积与加入盐酸体积的关系如图所示。下列说法正确的是（ ） A．无色溶液中可能含有NaHCO3 B．无色溶液中只含有Na2CO3 C．a→b段发生反应的离子方程式为HCO+H+==CO2↑+H2O D．无色溶液中NaOH与Na2CO3的质量之比为1：1 【答案】C 【解析】A．根据分析，溶质成分为NaOH和Na2CO3，A错误；B．根据分析，溶质成分为NaOH和Na2CO3，B错误；C．根据分析，a→b段发生反应的离子方程式为HCO+H+==CO2↑+H2O，C错误；D．根据分析，，a→b段消耗的盐酸的体积与碳酸钠消耗的盐酸的体积相同，氢氧化钠与碳酸钠的物质的量相同，即物质的量之比为1：1，质量比为80：106=40：53，D错误；故选C。 【变式4-3】实验室模拟“侯氏制碱法”的部分流程，下列说法错误的是（ ） (提示：浓氨水滴入生石灰中可制备NH3，且NH3极易溶于水) A．X溶液为饱和碳酸钠溶液 B．装置中使用“多孔球泡”可增大NH3的吸收速率 C．实验时，先向饱和NaCl溶液中通入较多的NH3再通入足量CO2 D．利用锥形瓶中所得物质制备Na2CO3固体，还需经历过滤、洗涤、干燥及焙烧等过程 【答案】A 【解析】浓氨水滴入生石灰中制取NH3；碳酸钙与盐酸反应制取CO2，CO2中混有HCl和H2O(g)，用饱和NaHCO3溶液除去CO2中的HCl；向饱和NaCl溶液中先通入NH3、后通入CO2充分反应析出NaHCO3（锥形瓶中发生的反应为CO2+NH3+NaCl+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl），NaHCO3受热分解制得Na2CO3。A．X溶液用于除去CO2中混有的HCl，饱和碳酸钠溶液不仅吸收HCl、而且吸收CO2，X溶液不能为饱和碳酸钠溶液，为饱和NaHCO3溶液，A项错误；B．装置中使用“多孔球泡”可增大NH3与饱和NaCl溶液的接触面积，增大NH3的吸收速率，B项正确；C．NH3极易溶于水，NH3在水中的溶解度远大于CO2，故实验时，先向饱和NaCl溶液中通入较多NH3，使溶液呈碱性，再通入足量CO2，吸收更多的CO2，从而析出NaHCO3，C项正确；D．利用锥形瓶中所得物质制备Na2CO3固体时，需经过过滤将析出的NaHCO3分离出来，洗涤、干燥除去杂质，最后焙烧NaHCO3分解获得Na2CO3固体，D项正确；答案选A。 题型五 铝及其化合物 【例5-1】下列关于铝及其化合物的说法不正确的是（ ） A．铝在空气中不易生锈，说明Al的化学性质不活泼 B．Al(OH)3碱性较弱，可用作医用胃酸中和剂 C．Al2O3是两性氧化物，能溶于NaOH D．铝制餐具不可以用来长时间存放碱性食物 【答案】A 【解析】A．铝是活泼金属，铝易在空气中形成致密的氧化膜，所以铝比较耐腐蚀，A错误； B．氢氧化铝具有弱碱性，可用于中和过多胃酸， 是一种医用胃酸中和剂， B正确；C．氧化铝既可以和酸反应又可以和强碱反应生成盐和水，氧化铝是两性氧化物，能溶于NaOH，C正确；D．铝、氧化铝能与碱性物质反应，所以铝制餐具不可以用来长时间存放碱性食物，D正确；故选A。 【例5-2】关于铝及其合金的说法正确的是（ ） A．常温下铝具有较强的抗腐蚀性主要原因是铝不活泼 B．镁铝合金的密度大、强度高，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料 C．铝单质在化学反应中容易失去电子，表现出还原性 D．向装有氢氧化钠溶液的试管中放入未打磨的铝片，一直观察不到气泡 【答案】C 【解析】A. 常温下铝具有较强的抗腐蚀性主要原因是铝的化学性质很活泼，极易被空气中的氧气氧化生成致密的氧化物保护膜，阻止内部金属继续反应，A错误；B. 合金的密度一般比成分金属的小，故镁铝合金的密度小、强度高，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料，B错误；C. 铝原子最外层上只有3个电子，故铝单质在化学反应中容易失去电子，表现出还原性，C正确；D. 由反应方程式：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O、2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，故向装有氢氧化钠溶液的试管中放入未打磨的铝片，一段时间后可以观察到气泡，D错误；故答案为：C。 【例5-3】根据如图所示的转化关系判断，下列说法正确的是(反应条件已略去) A．生成等质量时，①和②反应消耗 B．反应③和④消耗等量的Al时，生成的 C．反应③中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3 D．反应⑤的离子方程式为Al3++3OH-==Al(OH)3↓ 【答案】B 【解析】A．生成等质量H2时，反应①生成3mol氢气消耗6mol盐酸，反应②生成3mol氢气消耗2mol氢氧化钠溶液，因此反应消耗n(HCl)与n(NaOH)不相同，A错误；B．反应③是2Al+3CuSO4==Al2(SO4)3+3Cu，反应④是2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe，因此两者消耗等量的Al时，生成的n(Cu):n(Fe)=3:2，B正确；C．反应③是2Al+3CuSO4==Al2(SO4)3+3Cu，氧化剂是硫酸铜、还原剂是铝，因此反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2，C错误；D．一水合氨是弱碱，因此反应⑤的离子方程式为Al3++3NH3·H2O==Al(OH)3↓+3NH，D错误；故选B。 【变式5-1】某研究性学习小组设计实验探究铝等金属的性质：将一置于空气中的铝片投入浓CuCl2溶液中，铝片表面出现一层海绵状暗红色物质，接下来铝片上产生大量气泡，溶液温度迅速上升。若用同样的铝片投入相同浓度的CuSO4溶液中，在短时间内铝片无明显变化。造成不同现象的原因可能是（ ） A．Al与CuCl2溶液反应，与CuSO4溶液不反应 B．CuCl2溶液酸性比同浓度的CuSO4溶液酸性强 C．生成物AlCl3溶于水，而Al2(SO4)3不溶于水 D．Cl-能破坏氧化铝薄膜，而SO不能 【答案】D 【解析】A．铝活动性强于铜，铝与氯化铜溶液反应，与硫酸铜溶液都能发生置换反应，故A错误；B．氯化铜溶液酸性与同浓度的硫酸铜溶液酸性相同，故B错误；C．生成物AlCl3、Al2(SO4)3都能溶于水，故C错误；D．反应中变量为阴离子种类不同，金属铝的表面有一层致密的氧化物薄膜，氯化铝和硫酸铝阴离子的不同，氯离子能破坏氧化铝表面薄膜，而硫酸根离子不能，因此会产生不同现象，故D正确；故选D。 【变式5-2】“价类”二维图体现了元素的分类观、转化观，下图是及其部分化合物的“价类”二维图。 下列说法错误的是（ ） A．反应③④⑤⑥⑦均属于复分解反应 B．反应①⑥所加试剂可能相同 C．物质的类别处“”代表偏铝酸盐 D．反应④⑤均可以通过加入盐酸实现转化 【答案】B 【解析】根据“价类二维图”可知a为Al，b为Al2O3，c为铝盐，e为，c与d，d与e可以相互转化，则d为偏铝酸盐。A．反应③是铝盐转化为偏铝酸盐，其离子方程式为，反应④是偏铝酸盐转化为铝盐，离子方程式为,反应⑥是铝盐转化为碱，离子方程式为，反应⑦是碱转化为偏铝酸盐，离子方程式为,上述反应均为复分解反应，故A正确；B．反应①是铝转化为铝盐，加酸可以实现转化，反应⑥是铝盐转化为氢氧化铝，加入碱实现转化，两反应所加试剂不可能相同，故B错误；C．根据价类二维图可知，d为偏铝酸盐，故C正确；D．反应④是偏铝酸盐转化为铝盐，离子方程式为,反应⑤是偏铝酸盐转化为碱，离子方程式为均可以通过加酸实现转化，故D正确；答案选B。 【变式5-3】现有一块铝铁合金，欲测定其含铝量。取wg合金，溶于盐酸中，再加入过量NaOH溶液，滤出沉淀，将沉淀放在空气中充分灼烧，最后得到w g红棕色粉末，则此合金中铝的质量分数是( ) A．20％ B．30％ C．70％ D．80％ 【答案】B 【解析】硼g红棕色粉末为Fe2O3，因m(Fe2O3)=m(A1、Fe)，从反应过程分析，Fe2O3中铁元素来自舍金中铁，氧的质量即为铝的质量。 题型六 铁及其氧化物 【例6-1】下列关于研究Fe3O4性质的基本程序中排列正确的是（ ） ①观察Fe3O4的颜色、状态；②设计并进行实验，观察实验现象；③解释现象、得出结论；④预测Fe3O4的性质 A．①②③④ B．①④②③ C．④②①③ D．④①③② 【答案】B 【解析】研究Fe3O4性质时，先观察Fe3O4的颜色、状态，然后预测Fe3O4的性质，再设计实验、观察实验现象，最后解释现象、得出结论，所以排列顺序是①④②③；答案选B。 【例6-2】某铁的氧化物，用7 mol／L的盐100 mL在一定条件下恰好完全溶解，所得溶液再通入0.56 L标准状况下的氯气时，刚好使溶液中Fe3+完全转化为Fe2+。则该氧化物的化学式可表示为（ ） A．FeO B．Fe3O4 C．Fe4O5 D．Fe5O7 【答案】B 【解析】该题应根据数据计算回答。在计算中应分析有关量的关系。HCl中的Cl-应恰好与Fe2+、Fe3+结合，据通入C12的量可以推算Fe外的含量，从而计算出铁的氧化物中Fe2+、Fe3+物质的量之比。(A)最不可能，都是+2价铁；(B)可以看成Fe2O3·FeO，即Fe2+、Fe3+之比为2 ：1；(C)可以看成Fe2O3 ▪2FeO，即Fe2+、Fe3+之比为1 ：1，(D)可以看成2 Fe2O3·FeO，即Fe2+、Fe3+之比为4：1。 nHCl=7×0.1=0.7 mol n Cl-=0.7 mol 2 Fe2++C12→2 Fe3++2 Cl- 2 1 2 0.05 0.56/22.4=0.025 所以通入C12前：FeCl2有0.05 mol，n(Cl-)=0.05×2=0.1 mol FeCl3：=0.2 mol 所以原来氧化物中：n(Fe3+)：(Fe2+)=4：1。符合B选项。 【例6-3】某同学设计了下列实验探究铁与水的反应，虚线框处用来检验生成的气体。下列说法正确的是（ ） A．实验后，装置B中生成红棕色固体 B．装置B、C间的干燥管内的药品可以是浓硫酸 C．虚线框C处应该选择装置乙，试管中是灼热的表面覆盖氧化铜的铜丝 D．实验后，将装置B中的固体溶于足量稀硫酸，所得溶液中一定含有 【答案】C 【解析】A．铁与高温水蒸气反应生成Fe3O4，Fe3O4是黑色固体，A错误；B．干燥管只能装固体干燥剂，B错误；C．铁与高温水蒸气反应生成Fe3O4和氢气，氢气收集要用向下排空气法，故使用乙装置进行实验，C正确；D．将固体放入稀硫酸中反应，Fe3O4与硫酸反应有Fe3+离子出现，Fe与Fe3+在溶液中反应生成Fe2+，若B中固体有铁粉剩余且足够多，最终溶液中不会有Fe3+，D错误；本题选C。 【变式6-1】实验室用含少量Fe2O3的废铁屑制取FeCO3的步骤如下： i.用热的Na2CO3溶液洗涤废铁屑，过滤； ii.向滤渣中加入稀硫酸和活性炭，充分溶解后过滤； iii.向滤液中加入NH4HCO3溶液，过滤、洗涤可得FeCO3。 下列叙述错误的是（ ） A．步骤i的目的是除去废铁屑表面的油脂 B．活性炭可以加快铁屑与稀硫酸的反应速率 C．步骤iii若用饱和Na2CO3溶液，FeCO3的产率会更高 D．进行步骤iii前需要用KSCN溶液检验滤液中是否含有Fe3+ 【答案】C 【解析】A．步骤i中热的Na2CO3溶液呈较强碱性，能促进油脂的水解，故A项正确；B．活性炭与铁屑在稀硫酸中可形成原电池反应，加快反应速率，故B项正确；C．饱和碳酸钠溶液碱性太强，若使用饱和碳酸钠溶液，FeCO3会转化为Fe(OH)3，因此FeCO3的产率会降低，故C项错误；D．Fe3+具有氧化性，能将FeCO3氧化为Fe(OH)3，因此进行步骤iii前需要用KSCN溶液检验滤液中是否含有Fe3+，故D项正确；故本题选C。 【变式6-2】正在火星上工作的美国“勇气号”“机遇号”探测车的一个重要任务就是收集有关Fe2O3及硫酸盐的信息，以证明火星上存在或曾经存在过H2O。以下叙述正确的是（ ） A．铝热剂就是单指Fe2O3和铝粉的混合物 B．检验红砖中的红色物质是否是Fe2O3的操作步骤是：样品→粉碎→加水溶解→过滤→向滤液中滴加KSCN溶液 C．分别还原amolFe2O3所需H2、Al、CO的物质的量之比为3∶2∶3 D．明矾属于硫酸盐，是混合物 【答案】C 【解析】A．作为铝热剂重要组成的金属氧化物，铝热剂应为Al和过渡元素的氧化物所形成的混合物，故A错误；B．Fe2O3不溶于水，且和水不反应，应加入盐酸或稀硫酸溶解后再加KSCN溶液，Fe2O3的检验过程：样品→粉碎→加酸溶解→过滤→向滤液中滴加KSCN溶液，故B错误；C．amolFe2O3被还原得到6amol电子，则分别消耗H2、Al、CO 3amol、2amol、3amol，物质的量之比为3：2：3，故C正确；D．明矾为KAl(SO4)2·12H2O，是结晶水化合物，属于硫酸盐，为纯净物，故D错误； 【变式6-3】I．某校化学小组学生利用如图所示装置进行“铁与水蒸气反应”的实验，并对产物组成进行探究(图中夹持及尾气处理装置均已略去)。请回答下列问题： （1）装置A的作用是 。 （2）硬质玻璃管B中发生反应的化学方程式为 。 （3）实验中先点燃酒精灯a，再点燃酒精喷灯，目的是 。 （4）装置E中的现象是 。 II．如图： （5）检验A溶液中金属阳离子常用的试剂是 。 （6）写出上述过程中A→B的离子方程式 。 （7）写出B溶液加入氯水的离子方程式 。 （8）描述C暴露在空气中的颜色变化 ，写出相关的化学方程式 。 【答案】（1）为反应提供水蒸气 （2）3Fe+4H2O Fe3O4+4H2 （3）防止铁粉被装置中的空气(或氧气)氧化 （4）黑色的粉末变成紫红色，且管壁产生水珠 （5）KSCN溶液 （6）2Fe3++Fe==3Fe2+ （7）2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl- （8）白色迅速变为灰绿色，最终变为红褐色 4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 【解析】（1）装置A的作用是：为反应提供水蒸气； （2）硬质玻璃管B中Fe和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，发生反应的化学方程式为：3Fe+4H2O Fe3O4+4H2； （3）玻璃管内有空气，若先点燃酒精喷灯，玻璃管内Fe会被氧气氧化，故实验中先点燃酒精灯a再点燃酒精喷灯，可能的原因是：防止铁粉被装置中的空气(或氧气)氧化； （4）装置E中氢气和CuO反应生成Cu和水，E中现象是：黑色的粉末变成紫红色，且管壁产生水珠； （5）Fe2O3与HCl溶液反应得到A：FeCl3溶液，A与足量铁粉反应得到B：FeCl2溶液，b与NaOH反应得到C：Fe(OH)2沉淀，C与O2反应得到D：Fe(OH)3。根据分析：A为FeCl3溶液，检验A溶液中金属阳离子常用的试剂是：KSCN溶液； （6）A为FeCl3溶液，B为FeCl2溶液，A→B的离子方程式：2Fe3++Fe==3Fe2+； （7）B为FeCl2溶液，B溶液加入氯水的离子方程式：2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-； （8）C为Fe(OH)2沉淀，C暴露在空气中的颜色变化：白色迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，相关的化学方程式：4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3。 题型七 铁的氢氧化物及其盐 【例7-1】下图中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是(已知苯为难溶于水、密度比水小的液体)（ ） A．①④ B．②④ C．①②④ D．①②③④ 【答案】C 【解析】①稀硫酸和铁反应生成氢气排出装置中的空气，然后滴加NaOH，与FeSO4反应生成，不与空气接触可较长时间看到白色沉淀；②打开a，稀硫酸和铁反应生成氢气排出装置中的空气，关闭a，生成的气体使A中压强增大，将FeSO4压入B中，与NaOH反应生成，不与空气接触可较长时间看到白色沉淀；③NaOH溶液滴入FeSO4中，生成与空气反应为红褐色沉淀，不能较长时间看到白色沉淀；④NaOH溶液滴入FeSO4中，生成，苯液封隔绝空气，不与空气接触可较长时间看到白色沉淀，故①②④符合题意；故选：C。 【例7-2】下列关于Fe3+、Fe2+的说法错误的是（ ） A．用如上图装置可以制备Fe(OH)2沉淀，得到的白色沉淀在A容器中，其操作为先关闭C处止水夹，一段时间后，再打开C处止水夹 B．若将用如上图装置制备Fe(OH)2沉淀，使用未经煮沸的纯净水进行相关溶液配制，则实验可能会失败，用化学用语解释其原因为：4Fe(OH)2 +O2 +2H2O = 4Fe(OH)3 C．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，此现象可确定溶液中含有Fe2+ D．向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2+被氧化 【答案】A 【解析】装置A用铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，打开止水夹C，利用氢气将装置内空气排尽，再关闭B，造成A内压强增大，使硫酸亚铁溶液压至C中，与NaOH溶液反应生成Fe(OH)2。A．用如图装置可以制备Fe(OH)2沉淀，得到的白色沉淀在A容器中，其操作为先关闭C处止水夹，利用生成氢气的压强将得到的FeSO4溶液压入B容器中，B容器中FeSO4溶液和NaOH溶液反应生成Fe(OH)2沉淀，故A错误；B．未经煮沸的纯净水中溶解有氧气，氧气能氧化Fe(OH)2，所以使用未经煮沸的纯净水进行相关溶液配制，则实验可能会失败，用化学用语解释其原因为：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，故B正确；C．Fe3+能和KSCN溶液发生络合反应生成Fe(SCN)3而使溶液呈红色，Fe2+和KSCN溶液不反应，所以向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，说明不含铁离子，滴加氯水后溶液显红色，此现象可确定溶液中含有Fe2+，故C正确；D．Fe2+不稳定，易被氧化，Fe3+能被Fe还原为Fe2+，所以向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2+被氧化，故D正确；故选：A。 【例7-3】元素的价类二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具，它指的是以元素的化合价为纵坐标，以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图象。下图为铁元素的价类二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法正确的是（ ） A．铁与高温水蒸气的反应可实现上述①转化 B．加热Fe(OH)3发生转化⑥，Fe2O3加水溶解可转化为Fe(OH)3 C．维生素C能将Fe3+转化为Fe2+，该过程中维生素C作氧化剂 D．中的铁为+6价，具有较强的氧化性，可以作为消毒剂使用 【答案】D 【解析】A．高温下铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，不能实现上述①转化，A错误；B．加热Fe(OH)3发生转化⑥分解生成氧化铁，氧化铁不能溶于水，Fe2O3加水溶解不能转化为Fe(OH)3，B错误；C．维生素C具有还原性，可将Fe3+转化为Fe2+，该过程中维生素C作还原剂，C错误；D．FeO中铁元素的化合价为+6价，处于较高价态，因此具有强氧化性，具有杀菌消毒作用，可以作为消毒剂使用，D正确；故选D。 【变式7-1】如图是某实验小组设计的制备Fe(OH)2的一种装置，使用的试剂有、稀硫酸、溶液。下列说法正确的是（ ） A．实验前装置中装有氢氧化钠溶液，装置中是稀硫酸 B．实验时先关闭打开，一段时间后再关闭打开 C．装置的作用是液封，防止外界空气进入装置中 D．反应一段时间后，可在装置中观察到白色沉淀 【答案】C 【解析】氢氧化亚铁易被氧气氧化，应先排出装置中的空气，所以装置d的作用是液封，防止外界空气进入装置c中，实验过程为：打开分液漏斗a的活塞加入稀硫酸，三角烧瓶b中Fe和加入的稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，先关闭K1打开K2，氢气排出三角烧瓶c中空气，一段时间后再关闭K2打开K1，将反应生成的硫酸亚铁压入装置c中与氢氧化钠溶液中反应生成氢氧化亚铁沉淀，据此分析解答。A．装置a中盛装稀硫酸，装置c中盛装氢氧化钠溶液，故A错误；B．制备Fe(OH)2时应该先排出装置的空气，则实验时先关闭K1打开K2，一段时间后再关闭K2打开K1，使生成的硫酸亚铁压入c中，故B错误；C．氢氧化亚铁易被氧气氧化，所以装置d的作用是液封，防止外界空气进入装置c中，故C正确；D．硫酸亚铁和c中氢氧化钠溶液中反应生成氢氧化亚铁白色沉淀，所以应该在装置c中观察到白色沉淀，故D错误；故选C。 【变式7-2】某化学兴趣小组进行如下实验探究： ①将少量银镜(表面有Ag的玻璃)捣碎，加入Fe2(SO4)3溶液中，银镜渐渐溶解，溶液黄色明显变浅；②取实验①上层澄清溶液于试管中，滴加氯水，出现白色浑浊，静置后，在上层清液中滴加KSCN溶液，溶液变为红色。 下列有关说法错误的是（ ） A．实验①中反应的离子方程式有Fe3++Ag==Fe2++Ag+ B．由实验①可推出：Fe2(SO4)3溶液可能溶解单质 C．由实验②可得出氧化性：Cl2>Fe3+ D．实验②中白色浑浊是AgCl 【答案】C 【解析】①将少量银镜(表面有Ag的玻璃)捣碎，加入Fe2(SO4)3溶液中，银镜渐渐溶解，溶液黄色明显变浅，发生Fe3++Ag==Fe2++Ag+；②取实验①上层澄清溶液于试管中，滴加氯水，Cl2+H2OH++Cl-+HClO，出现白色浑浊，生成氯化银，HClO浓度升高，HClO、氯气均可将亚铁离子氧化为铁离子，静置后，在上层清液中滴加KSCN溶液，溶液变为红色，生成硫氰化铁。A．实验①中反应银将铁离子还原为亚铁离子，离子方程式有Fe3++Ag==Fe2++Ag+，故A正确；B．由实验①可推出：Fe2(SO4)3溶液可能溶解银单质，故B正确；C．由实验②HClO、氯气均可将亚铁离子氧化为铁离子，不可得出氧化性：Cl2>Fe3+，故C错误；D．由分析，实验②中白色浑浊是AgCl，故D正确；故选C。 【变式7-3】向含FeCl3和FeCl2混合溶液中加入一定量锌粉，反应过程中各离子的物质的量与加入锌粉的物质的量关系如图所示。下列说法正确的是（ ） A．起始时，FeCl3溶液和FeCl2溶液的物质的量浓度均为1mol/L B．D点的横坐标x=1.25 C．线段AB表示溶液中n(Fe3+)的变化趋势 D．反应至B点时，溶液总质量增加32.5g 【答案】B 【解析】氯化铁的氧化性强于氯化亚铁，则氯化亚铁和氯化铁混合溶液中加入一定量锌粉时，氯化铁溶液优先与锌反应生成亚铁离子和锌离子，反应的离子方程式为：2Fe3++Zn==2Fe2++Zn2+，溶液中铁离子浓度减小、亚铁离子浓度增大，由图可知，锌为0.5mol时，铁离子和锌恰好完全反应，则混合溶液中铁离子的物质的量为0.5mol×2=1mol，亚铁离子的物质的量为2mol；当铁离子完全反应后，亚铁离子与锌发生置换反应生成铁和锌离子，反应的离子方程式为：Fe2++Zn==Fe2++Zn2+，溶液中亚铁离子浓度减小，线段AB表示溶液中亚铁离子的物质的量的变化趋势，B点时，亚铁离子和锌恰好完全反应，反应消耗锌的物质的量为2mol，则B点的横坐标为2.5mol，溶液总质量增加的质量为：65g/mol×2.5mol-56g/mol×2mol=50.5g。 A．由分析可知，混合溶液中铁离子和亚铁离子的物质的量都为1mol，则起始时，溶液中氯化铁和氯化亚铁的浓度均为1mol/0.5L=2mol/L，故A错误；B．由分析可知，锌为0.5mol时，溶液中亚铁离子的物质的量为2mol，设AD段消耗锌为amol，根据D点时亚铁离子的物质的量与锌离子物质的量相等可得：2mol-a=0.5+a，解得a=0.75mol，则D点的横坐标x=1.25mol，故B正确；C．由分析可知，线段AB表示溶液中亚铁离子的物质的量的变化趋势，故C错误；D．由分析可知，B点时，亚铁离子和锌恰好完全反应，溶液总质量增加的质量为：50.5g，故D错误；故选B。 题型八 金属及其化合物综合 【例8-1】下列有关金属及其合金的说法不正确的是（ ） A. 生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加 B. 镁在空气中燃烧发出耀眼的白光，可用于制作照明弹 C. 日用铝制品表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用 D. Mg比Al活泼，但Al能与NaOH溶液反应生成H2而Mg不能 【答案】A  【解析】A.生铁含碳量高于普通钢和不锈钢，A错误；B.制造照明弹利用了镁燃烧可发出耀眼的白光的性质，B正确；C.常温下，铝能与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化物薄膜，对内部金属起保护作用，C正确；Mg不能与氢氧化钠溶液，Al能与氢氧化钠溶液反应生成H2，D正确。答案选A。 【例8-2】现有一包由FeSO4、Na[Al(OH)4]、Na2O2、Al2(SO4)3、NH4Cl和BaCl2中的三种物质组成的混合物，通过如下实验确定其组成，则混合物的成分可能是（ ） 步骤 操作及现象 ① 取少量粉末溶于水，产生白色沉淀，放出有刺激性气味的气体 ② 过滤，得到白色固体和透明溶液 ③ 取②中固体，加入足量溶液，固体全部溶解 A．BaCl2、Na2O2和NH4Cl B．FeSO4、Na2O2和 C．Na2O2、Al2(SO4)3和NH4Cl D．NH4Cl、BaCl2和Al2(SO4)3 【答案】C 【解析】A．按照选项所给混合物组成，粉末溶于水产生刺激性气味的气体氨气，但是没有白色沉淀产生，现象不对应，A错误；B．按照选项所给混合物组成，取少量粉末溶于水，会产生红褐色沉淀，不会产生有刺激性气味的气体，现象不对应，B错误；C．过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气，氢氧化钠和氯化铵反应生成一水合氨，会分解放出有刺激性气味的气体，和生成氢氧化铝白色沉淀，过滤后固液分离，固体氢氧化铝中加足量NaOH溶液，全部溶解，现象对应，C正确；D．铵根离子在碱性条件下生成一水合氨才能放出有刺激性气味的气体，故按照选项所给混合物组成溶于水无刺激性气味的气体产生，产生白色沉淀BaSO4，但该沉淀不溶于NaOH溶液，现象不对应，D错误；故选C。 【例8-3】在隔绝空气的情况下，9.2 g铁、镁、铝混合物溶解在一定量某浓度的稀硝酸中，当金属完全溶解后收集到4.48 L(标准状况下)NO气体。在反应后的溶液中加入足量的烧碱溶液，生成氢氧化物沉淀的质量可能为（ ） A．18.6 g B．20.2 g C．19.4 g D．21.6 g 【答案】A 【解析】在隔绝空气的情况下，9.2 g铁、镁、铝混合物溶解在一定量某浓度的稀硝酸中，当金属完全溶解后收集到4.48 L(标准状况下)NO气体，可知金属失电子的物质的量为 3×4.48L/22.4L/mol=0.6mol。若氢氧化铝不溶解，金属离子结合氢氧根离子的物质的量为0.6mol，则生成沉淀的质量为9.2g+0.6mol×17g/mol=19.4g，由于氢氧化铝溶于过量的氢氧化钠溶液，所以生成沉淀的质量小于19.4g，故选A。 【变式8-1】据报道，某核潜艇上的核反应堆使用了液态铝钠合金作热介质。下列有关说法不恰当的是（ ） A．铝钠合金的熔点低于铝的熔点 B．若将铝钠合金投入一定量的水中可得到无色澄清溶液，则合金中n(Al)≤n(Na) C．将不同组成的铝钠合金分别投入足量盐酸中，若放出越多，则合金中铝的质量分数越大 D．将铝钠合金投入足量CuCl2溶液中肯定有Cu(OH)2沉淀生成，不可能有铜析出 【答案】D 【解析】A．合金的熔点一般低于其成分金属的熔点，A正确；B．铝钠合金若投入一定量的水中可得无色溶液，说明钠和水反应生成的氢氧化钠足以将金属铝溶解，根据2Na+H2O=2NaOH+H2↑、2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，则，B正确；C．根据金属钠和金属铝与酸反应生成氢气量的关系：，，等质量（如1g）的金属铝和金属钠，产生氢气的物质的量分别为、，金属铝产生的氢气多，所以放出的H2越多，铝的质量分数越大，C正确；D．铝钠合金投入足量氯化铜溶液中，钠和水反应生成的氢氧化钠可以和氯化铜反应生成氢氧化铜沉淀，若，金属铝也可能会置换出金属铜，D错误；故选D。 【变式8-2】下列各组离子在相应的条件下可能大量共存的是 A．透明溶液中：、、、 B．能使酚酞变红的溶液中：、、、 C．在盐酸中：、、、 D．能与Al反应放出的溶液中：、、、 【答案】A 【解析】A．透明溶液中：、、、之间不发生反应，可以大量共存 ，A正确；B．能使酚酞变红的溶液显碱性，与反应产生沉淀，与生成络合物，不能大量共存，B错误；C．在盐酸中：与反应生成气体，不能大量共存，C错误；D．能与Al反应放出的溶液可显酸性或碱性：与不共存、与不共存，D错误； 故选A。 【变式8-3】用铁、铝的混合物进行如图实验： （1）加入过量NaOH溶液发生的离子反应方程式 ，操作X的名称是 。 （2）铝在空气中表面形成的氧化膜很薄，为了适应不同用途，需将表面氧化膜碱洗除去再进行处理，请写出碱洗氧化膜的离子方程式 。 （3）某课外兴趣小组为探究某种铝合金(组成元素为Mg和Al)是否符合国家质量标准(国家规定铝合金中铝含量不能低于78%)，设计如图装置在室温下进行实验。 反应前先第一次读取量气管液面刻度，然后倾斜左边装置使足量氢氧化钠溶液与ag铝合金样品充分反应，待反应停止后，体系温度恢复到室温，第二次读取量气管液面刻度之前需要进行的一步操作是 。计算两次液面差，并将气体体积折算成标准状况下的体积，为VmL。若a=0.039，V=33.6mL，说明该合金 (填“符合”或“不符合”)符合国家标准。 （4）若将装置中的足量氢氧化钠溶液换为足量盐酸，则反应停止后量气管内气体体积(折算成标准状况下) mL。 【答案】（1）2Al+2OH-+6H2O=2Al(OH)+3H2↑ 过滤 （2）2OH-+Al2O3+3H2O=2Al(OH) （3）调节量气管和水准管的高度使两液面相平 不符合 （4）44.8 【解析】铁铝混合物加入氢氧化钠溶液，铝溶解，生成偏铝酸钠和氢气，A为氢气，B为偏铝酸钠，铁不反应形成沉淀，C为铁，加入盐酸生成氢气，氯化亚铁，D为氯化亚铁溶液。 （1）根据分析可知铝和氢氧化钠反应生成破烂和氢气，离子方程式为2Al+2OH-+6H2O=2Al(OH)+3H2↑；操作X过滤得到铁；故答案为：2Al+2OH-+6H2O=2Al(OH)+3H2↑；过滤。 （2）铝的氧化膜为三氧化二铝，和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水，离子方程式为2OH-+Al2O3+3H2O=2Al(OH)；故答案为：2OH-+Al2O3+3H2O=2Al(OH)。 （3）根据题意，待反应停止后，体系温度恢复到室温，再调节量气管和水准管的高度，使两液面相平，读数时要眼睛与溶液凹液面平时，再读取数据；n(H2)=0.0336L/22.4L/mol=1.5×10-3mol，根据2Al+2OH-+2H2O=2AlO+3H2↑可知n(Al)=2/3n(H2)=1.0×10-3mol，铝的质量为27g/mol×1.0×10-3mol=0.027g，质量分数为(0.027g/0.039g)×100%=69.2%，故不合格；故答案为：调节量气管和水准管的高度，使两液面相平；不符合。 （4）根据（3）可知铝的质量0.027g，物质的量为1×10-3mol，镁的质量为0.012g，物质的量约为5×10-4mol，根据2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑和Mg+2HCl=MgCl2+H2↑可知，n(H2)=3/2×1×10-3mol+5×10-4mol=2.0×10-3mol，氢气的体积为22.4L/mol×2.0×10-3mol=4.48×10-2L=44.8mL；故答案为：44.8。 题型九 化学能与热能的转化 【例9-1】下列关于化学反应中的能量变化说法正确的是（ ） A．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 B．化学反应在发生物质变化的同时不一定伴随有能量变化 C．金刚石转化为石墨是放热反应，说明金刚石比石墨稳定 D．燃烧反应、酸碱中和反应是常见的放热反应 【答案】D 【解析】A．吸热反应和放热反应与反应条件无关，只与反应物总能量和生成物总能量有关，故A错误；B．化学反应的实质就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程，所以化学反应在发生物质变化的同时一定伴随有能量变化，故B错误；C．金刚石转化为石墨是放热反应，则石墨能量低，根据能量越低越稳定，则石墨比金刚石稳定，故C错误；D．放热反应主要有燃烧反应、酸碱中和反应、金属与水或酸的反应等，故D正确。综上所述，答案为D。 【例9-1】化学反应与能量变化的关系如下图所示，下列说法正确的是（ ） A．盐酸和碳酸氢钠反应放热，其能量变化符合图1 B．镁条、铝片和盐酸反应吸热，其能量变化符合图2 C．断裂旧键所吸收的能量即为反应物的总能量，形成新键所放出的能量即为生成物的总能量 D．发生图2能量变化的反应，可能不需要加热也能发生 【答案】D 【解析】图1：反应物的总能量高，生成物的总能量低，说明反应为放热反应；图2：反应物的总能量低，生成物的总能量高，说明反应为吸热反应。A项，盐酸与碳酸氢钠反应是吸热反应，其能量变化符合图2，故A错误；B项，镁条、铝片与盐酸反应是放热，其能量变化符合图1，故B错误；C项，物质的总能量指的是物质本身内部储存的能量(化学能)，断键吸收能量，形成键释放能量不是物质的总能量，故C错误；D项，图2为吸热反应，有些吸热反应不需要加热，也能发生，如Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl反应，故D正确；故选D。 【例9-3】先进的甲醇蒸气重整—变压吸附技术可得到高浓度CO2、H2混合气，化学反应原理是CH3OH+H2O→CO2+3H2，其能量变化如图所示。下列说法正确的是（ ） A．形成H—H键放出能量 B．断开H—C键放出能量 C．反应物的总能量小于生成物的总能量 D．CH3OH转变成的过程是一个吸收能量的过程 【答案】A 【解析】A．化学键的形成需要释放能量，因此形成H—H键放出能量，A正确；B．化学键的断裂需要吸收能量，因此断开键吸收能量，B错误；C．根据能量变化示意图可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，C错误；D．根据能量变化示意图可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，因此转化生成的反应属于放热反应，即该过程是一个放出能量的过程，D错误；答案选A。 【变式9-1】如图表示化学反应过程中的能量变化，据图判断下列说法合理的是 A．500mL2.0mol/LH2SO4溶液和500mL4.0mol/LKOH溶液的反应符合图2，且吸收△E2 的热 B．500mL2.0mol/LHCl溶液和500mL2.0mol/LNaOH溶液的反应符合图1，且放出△E1的热 C．发生图1能量变化的任何反应，一定不需要加热即可发生 D．CaO、浓硫酸分别溶于水时的能量变化符合图1 【答案】B 【解析】A．图1表示的反应是放热反应，图2表示的反应是吸热反应，硫酸与氢氧化钾溶液反应放热，与图2不符，故A不合理；B．HCl溶液和NaOH溶液的反应属于放热反应，符合图1，故B合理；C．图1表示的反应是放热反应，有些放热反应需要在点燃条件下发生，如氢气在氧气中燃烧，故C不合理；D．浓硫酸溶于水放热，但其是物理变化，图1表示的是放热反应过程中的能量变化，故D不合理；答案选B。 【变式9-2】研究表明N2O与CO在Fe+作用下发生反应的能量变化及反应过程如图所示。下列有关说法正确的是（ ） A．该反应中断裂N2O和CO中化学键释放的能量大于形成N2和CO2中化学键吸收的能量 B．FeO+是该反应的催化剂 C．由图可知，CO2比CO稳定 D．Fe++N2O→FeO++N2、FeO++CO→Fe++CO2两步均为放热反应 【答案】D 【解析】A．由图可知，反应是放热反应，断裂N2O和CO中化学键释放的能量小于形成N2和CO2中化学键吸收的能量，故A错误；B．将①、②两步加和，可确定Fe+是催化剂，FeO+是中间产物，故B错误；C．由图像只能判断出生成物的总能量小于反应物的总能量，不能比较CO2和CO的能量高低，也就不能比较两者的稳定性，故C错误；D．Fe++N2O→FeO++N2、FeO++CO→Fe++CO2 两步反应，都是反应物的总能量高于生成物的总能量，所以两步反应均为放热反应，故D正确；答案选D。 【变式9-3】铜-铈氧化物(xCuO•yCeO2，Ce是活泼金属)催化氧化可除去H2中少量CO，总反应为2CO+O2==2CO2，其反应过程与能量关系及可能机理如下图所示。 下列说法正确的是（ ） A．（ⅰ）中只有一种元素化合价发生变化 B．步骤(ⅲ)中只有共价键的生成 C．反应过程中催化剂参与了反应 D．总反应为吸热反应 【答案】C 【解析】A．（ⅰ）中，CO转化为CO2，则C元素化合价发生了变化，另外，催化剂中失去了1个O，则Cu或Ce元素的化合价也会发生变化，A不正确；B．步骤(ⅲ)中，O=O、C≡O中的共价键也会发生断裂，所以既有共价键的生成，也有共价键的断裂，B不正确；C．步骤(ⅰ)中，催化剂提供氧元素，将CO转化为CO2，步骤(ⅲ)中O2提供O元素，将催化剂的中间产物转化为催化剂，所以反应过程中催化剂参与了反应，C正确；D．从反应过程中的能量变化图可以看出，反应物的总能量高于生成物的总能量，则总反应为放热反应，D不正确；故选C。 题型十 吸热反应与放热反应 【例10-1】下列反应中，属于放热反应的是（ ） A．碳酸钙高温分解的反应 B．Ba(OH)2·8NH3与氯化铵的反应 C．镁与稀硫酸的反应 D．灼热的炭与二氧化碳的反应 【答案】C 【解析】A．碳酸钙高温分解是吸热反应，A错误；B．Ba(OH)2·8NH3与氯化铵的反应是吸热反应，B错误；C．镁与稀硫酸的反应属于金属与酸反应，是常见的放热反应，C正确；D．灼热的碳和二氧化碳的反应是吸热反应，D错误；故选C。 【例10-2】下列实验现象或图象信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是（ ） A．图①温度计的水银柱上升 B．图②中反应物总能量大于生成物总能量 C．图③中反应开始后，针筒活塞向右移动 D．图④中反应开始后，甲处液面低于乙处液面 【答案】C 【解析】A．温度计的水银柱不断上升，则中和反应放出热量，说明相应的化学反应是放热反应，选项A不符合；B．由图可知，反应物总能量大于生成物总能量，说明相应的化学反应是放热反应，选项B不符合；C．Zn 与稀硫酸反应生成氢气，氢气可使针筒活塞向右移动，不能充分说明相应的化学反应是放热反应，选项C符合；D．反应开始后，甲处液面低于乙处液面，说明装置内压强增大，温度升高，反应为放热反应，选项D不符合；答案选C。 【例10-3】下图分别表示HCl、N2O4(g)、N2O4(l)的能量变化图，有关说法正确的是（ ） A．①中H2和Cl2的总能量大于HCl的总能量 B．由②可以看出N2O4(g)转化为N2O4(l)需要吸收热量 C．化学反应中的物质变化总会伴随着能量变化，化学能只能转化为热能 D．化学反应中的能量变化取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小 【答案】D 【解析】A．H2与Cl2反应产生HCl的反应是放热反应，说明反应物H2和Cl2的总能量大于生成物HCl的总能量，但图示未指明反应物与生成物的聚集状态，因此图中不能表示①中H2和Cl2的总能量大于HCl的总能量，A错误；B．等质量的N2O4(g)含有的能量比N2O4(l)的能量多，因此由N2O4(g)转化为N2O4(l)时会放出热量，B错误；C．化学反应中的物质变化总会伴随着能量变化，化学能不是只转化为热能，还有部分转化为光能、电能等，C错误；D．化学反应中的能量变化取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。若反应物的总能量大于生成物的总能量，则反应为放热反应；若反应物的总能量小于生成物的总能量，则该反应为吸热反应，D正确；故合理选项是D。 【变式10-1】如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化。下列说法正确的是（ ） A．通常情况下，O2(g)比N2(g)稳定 B．N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)是吸热反应 C．N2(g)和O2(g)反应生成1molNO(g)放出632kJ能量 D．1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量大于2molNO(g)具有的总能量 【答案】B 【解析】A．N2(g)断键吸收的能量比O2(g)多，因此N2(g)更稳定，A错误；B．1molN2(g)和1molO2(g)的反应吸收的总能量为946+498=1444kJ，生成2molNO(g)放出的总能量为2×632=1264kJ，吸收的能量大于放出的能量，反应是吸热反应，B正确；C．1molN2(g)和1molO2(g)的反应吸收的总能量为946+498=1444kJ，生成2molNO(g)放出的总能量为2×632=1264kJ，吸收的能量比放出的能量多180kJ，生成1molNO(g)放出90kJ能量，C错误；D．因为反应为吸热反应，所以1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量小于2molNO(g)具有的总能量，D错误； 故选D。 【变式10-2】小明同学所在的化学兴趣小组为了探究化学反应的热效应，进行了如下实验： （1）将纯固体物质X分别装入有水的锥形瓶里(发生化学反应)，立即塞紧带U形管的塞子，发现U形管内红墨水的液面高度如图所示。 ①若如图1所示，发生的反应(假设没有气体生成)是_______(填“放热”或“吸热”)反应，X可以是_______(填化学式，只填一种即可)。 ②若如图2所示，发生的反应(假设没有气体生成)是_______(填“放热”或“吸热”)反应，以下选项中与其能量变化相同的是_______(填字母)。 A．CO还原CuO的反应 B．CaCO3的分解反应 C．Al和Fe2O3的反应 （2）如图3所示，把试管放入盛有25℃饱和澄清石灰水的烧杯中，试管中开始放几小块铝片，再滴入5 mL NaOH溶液。试回答下列问题： 图3 实验中观察到的现象是：大试管中铝片逐渐溶解、有大量气泡产生、烧杯中澄清的石灰水变浑浊，其中“石灰水变浑浊”的主要原因是_________________________________________。 【答案】（1）①放热 CaO ②吸热 AB （2）铝片与NaOH溶液反应放热，烧杯内溶液温度升高，Ca(OH)2溶解度降低，析出晶体 【解析】（1）①将纯固体物质X装入有水的锥形瓶里(假设没有气体生成)，立即塞紧带U形管的塞子，发现U形管内红墨水的液面高度若如图1所示，U形管左侧液面降低，右侧液面升高，说明锥形瓶内气体膨胀，温度升高，发生的反应是放热反应，氧化钙和水反应生成氢氧化钙，反应放热，所以X可以是CaO；②将纯固体物质X装入有水的锥形瓶里(假设没有气体生成)，立即塞紧带U形管的塞子，发现U形管内红墨水的液面高度若如图2所示，U形管左侧液面升高，右侧液面下降，说明锥形瓶内气体收缩，温度降低，发生的反应是吸热反应；A项，CO还原CuO生成二氧化碳和铜，该反应是吸热反应，符合题意；B项，CaCO3的分解生成氧化钙和二氧化碳，分解反应吸热，符合题意；C项，Al和Fe2O3的反应生成氧化铝和铁，铝热反应放热，不符合题意；选AB；（2）氢氧化钙的溶解度随温度升高而降低，铝片和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，反应放热，烧杯内溶液温度升高，氢氧化钙溶解度减小，有氢氧化钙析出，所以烧杯中澄清的石灰水变浑浊。 【变式10-3】下列图像均表示化学反应中的能量变化，其中描述正确的是（ ） A．图甲可以表示反应CO2+C==2CO的能量变化 B．图乙说明金刚石比石墨稳定 C．根据图丙可以判断2A（g）==B（g）放出akJ的能量 D．图丁中断裂反应物中化学键所需的总能量高于形成生成物中化学键所释放的总能量 【答案】D 【解析】A．反应CO2+C＝2CO为吸热反应，图像描述的是放热反应，故A错误；B．由图可知，金刚石的能量高于石墨，物质的能量越高越不稳定，则金刚石的稳定性弱于石墨，故B错误；C．由图可知，气态A转化为液态B的反应热为－akJ/mol，气态B的能量高于液态B，结合图像可知2A（g）=B（g）的反应热大于akJ/mol，故C错误；D．由图可知，该反应为反应物总能量小于生成物总能量的吸热反应，则断裂反应物中化学键所需的总能量高于形成生成物中化学键所释放的总能量，故D正确；故选D。 题型十一 化学能与电能电能的转化（原电池） 【例11-1】某探究小组设计的下列装置中，LED灯能亮起来的是（ ） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】A．铜和锌的金属活泼性有差异，Zn做负极，Cu作正极，构成原电池，将化学能转化为电能，LED灯能亮起来，故A正确；B．铜与稀硫酸不反应，不能形成自发的氧化还原反应，无法构成原电池，故B错误；C．电极材料都是锌，电极没有差异，不能形成原电池，故C错误；D．两个烧杯未连接，无法形成闭合回路，不能构成原电池，故D错误；故选：A。 【例11-2】某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是（ ） A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出 B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu2++2e-==Cu C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液蓝色逐渐变浅 D．将表面附着铜的铁片放入稀硫酸中，不能构成原电池 【答案】D 【解析】A．a和b不连接时，铁片上会有金属Cu析出，A正确；B．a和b用导线连接时，铜片为正极，发生的反应为：Cu2++2e−==Cu，B正确；C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解转化为Fe2+，Cu2+转化为Cu，溶液蓝色逐渐变浅，C正确；D．将表面附着铜的铁片放入稀硫酸中，也会构成原电池，D错误；故选D。 【例11-3】有关电化学知识的描述正确的是（ ） A．理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池 B．蓄电池充电时，没有发生氧化还原反应 C．原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成 D．CaO+H2O=Ca(OH)2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电 能 【答案】A 【解析】A．构成原电池的条件是自发的发生氧化还原反应，所以理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池，A正确；B．蓄电池充电时，蓄电池外接电源为电解池装置，电能转化为化学能，发生了氧化还原反应，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，B错误；C．原电池的两极可以是两种活泼性不同的金属，也可以是金属和非金属，如铁和石墨在稀硫酸中也能构成原电池，还可以都是金属铂或石墨，如氢氧燃料电池，C错误；D．原电池是把氧化还原反应的化学能转化为电能的装置，在原电池中发生的是自发的氧化还原反应，氧化钙和水的反应不是氧化还原反应，不能设计成原电池，D错误；故选A。 【变式11-1】如图是用化学电源使灯发光的装置。下列说法错误的是（ ） A．铜片表面有气泡生成 B．装置中存在“化学能→电能→光能”的转换 C．如果将稀硫酸换成柠檬汁，导线中不会有电子流动 D．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变 【答案】C 【解析】A．铜锌原电池中，作正极，溶液中的氢离子在正极上得电子生成氢气，所以上有气泡生成，故A正确；B．原电池中化学能转化为电能，灯发光时，电能转化为光能，故B正确；C．柠檬汁显酸性也能作电解质溶液，所以将稀硫酸换成柠檬汁，仍然构成原电池，所以导线中有电子流动，故C错误；D．金属性比弱，作正极，所以电路中的电流方向不变，仍然由流向负极，故D正确； 故选C。 【变式11-2】分别按图甲乙所示装置进行实验，两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸，甲中A为电流表。 （1）下列叙述正确的是_______ A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B．甲中铜片作正极，乙中铜片作负极 C．两烧杯溶液中浓度均减小 D．甲产生气泡的速率比乙慢 （2）在甲装置中，若把稀硫酸换成CuSO4溶液，一段时间后测得某一电极增重12.8g，则该电池反应共转移电子数目 （3）甲装置中的能量转化形式为 能转化为 能 （4）甲装置中，正极的电极反应式 【答案】（1）C （2）0.4 （3）化学 电 （4）2H++2e-==H2↑ 【解析】Zn比Cu活泼，能与稀硫酸反应，Cu为金属活动性顺序表H元素之后的金属，不能与稀硫酸反应，乙装置没有形成闭合回路，不能形成原电池，甲装置形成闭合回路，形成原电池，因为Zn比Cu活泼，则Zn为负极，Cu为正极。 （1）A．甲烧杯中Cu是正极，电极反应为2H++2e-=H2↑，铜片表面有气泡产生，乙烧杯中Cu与稀硫酸不反应，表面无气泡产生，A错误；B．由分析可知，甲烧杯中Cu是正极，但是乙烧杯不是原电池，B错误；C．甲烧杯中原电池总反应为Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑，乙烧杯中Zn与稀硫酸反应为Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑，两烧杯均消耗了稀硫酸，溶液中浓度均减小，C正确；D．甲能形成原电池反应，较一般化学反应速率更大，所以产生气泡的速率甲比乙快，D错误；故答案为：C； （2）甲装置构成原电池，烧杯中铜片为正极，锌作负极，若把稀硫酸换成CuSO4溶液，Cu2+在正极上得电子被还原产生Cu，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，一段时间后测得某一电极增重的12.8g为铜的质量，其物质的量为，则该电池发生反应共转移电子数目为0.2mol×2×=0.4，则该电池反应共转移电子数目0.4； （3）甲形成闭合同路，形成原电池，将化学能转变为电能； （4）甲装置中，Cu是正极，其电极反应式为2H++2e-=H2↑。 【变式11-3】如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。在固体氧化物电解质的温度达700～900℃时，O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应生成物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是（ ） A．放电时，电子的流向为电极甲→负载→电极乙→固体氧化物→电极甲 B．放电时，电池内的O2-由电极甲移向电极乙 C．电池负极反应为：N2H4 - 4e-=N2 ↑+ 4H+ D．当电路中通过2mol e-时，电极乙上有16g O2参与反应 【答案】D 【解析】该电池中以液态肼为燃料，通入N2H4的电极为负极，即电极甲为负极，通入氧气的电极为正极，即电极乙为正极。A．电子不能通过电解质，A错误；B．原电池中阴离子移向负极，故放电时，电池内的O2-由电极乙移向电极甲，B错误；C．反应生成物均为无毒无害的物质，所以N2H4被氧气氧化生成N2和H2O，电解质为固体氧化物，O2-在该固体氧化物电解质中自由移动，故负极反应为：N2H4-4e-+2O2-==N2+2H2O，C错误；D．1molO2参与反应时转移4mol电子，故电路中通过2mol e-时，电极乙上消耗0.5molO2，即有16g O2参与反应，D正确；故选D。 学科网（北京）股份有限公司1 / 21 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题01 金属及其化合物 题型一 金属的原子结构与物理性质 题型二 金属单质的化学性质 题型三 钠及其氧化物 题型四 碳酸钠和碳酸氢钠 题型五 铝及其化合物 题型六 铁及其氧化物 题型七 铁的氢氧化物及其盐 题型八 金属及其化合物综合 题型九 化学能与热能的转化 题型十 吸热反应和放热反应 题型十一 化学能与电能的转化（原电池） 题型一 金属的原子结构与物理性质 【例1-1】下列叙述正确的是（ ） A．两种微粒，若核外电子排布完全相同，则其化学性质一定相同 B．失去电子数越多，金属越活泼 C．两原子的核外电子排布相同，则一定属于同种元素 D．各种元素原子核都是由质子和中子组成的 【例1-2】下列性质不属于金属单质的共同性质的是（ ） A．能导电 B．传热性能良好 C．常温、常压下易挥发 D．有较好的延展性 【例1-3】中国载人航天工程快速发展取得了辉煌成就，关于载人飞船返回舱的说法正确的是（ ） A．具有耐高温和高度密封性的返回舱舷窗玻璃属于传统无机非金属材料 B．返回舱表面的烧蚀材料由玻璃纤维与合成树脂复合而成，属于新型无机非金属材料 C．烧蚀材料应具有高熔点、高沸点、难分解的特性，从而保护返回舱的安全 D．返回舱次外层的“避火衣”热容量大、熔点高，由钛合金制成，属于金属材料 【变式1-1】下列说法不正确的是（ ） ①正离子都是由一个金属原子失去电子而形成的 ②正离子核外电子排布一定与稀有气体元素原子相同 ③离子键是正负离子之间的静电吸引作用 ④在化合物CaCl2中，两个氯离子之间也存在离子键 A．①④ B．②④ C．①②③ D．①②③④ 【变式1-2】下列关于金属的叙述正确的是（ ） A．金属都是银白色的固体，都具有较高的硬度和密度 B．金属在化合物中一定显正化合价 C．金属单质都可以和酸发生置换反应产生氢气 D．金属元素的单质在常温下均为固体 【变式1-3】下列物质中所涉及的合金不属于新型合金的是（ ）      A．飞机发动机叶片—镍钛合金 B．“蛟龙”号潜水器—钛合金 C．不锈钢餐具—铬碳铁等合金 D．新能源汽车储氢材料—La-Ni合金 A．A B．B C．C D．D 题型二 金属单质的化学性质 【例2-1】钠元素以盐的形式广泛分布于陆地和海洋中，钠也是人体肌肉组织和神经组织中的重要成分之一。对于下列事实和解释错误的是（ ） 事实 解释 A 钠受热后先熔化，然后与氧气剧烈反应，发出黄色火焰，生成一种淡黄色固体 发生的化学反应为4Na+O22Na2O B 金属钠保存在石蜡油或煤油中 钠的性质活泼，需要隔绝空气和水保存 C 钠和水反应时会熔成光亮的小球 钠和水的反应放热，且钠的熔点低 D 把金属钠放到CuSO4溶液中，会产生蓝色沉淀 钠先与溶液中的水反应生成NaOH和H2，生成的NaOH再与CuSO4反应生成Cu(OH)2沉淀 【例2-2】以下有关金属的说法正确的是（ ） A．根据金属的活动性：Al>Fe，则两者与相同浓度盐酸反应时，Al更剧烈 B．活泼金属都可从不活泼金属的盐溶液置换出不活泼金属 C．由于Al、Fe都有+3价，由2Al+6HCl = 2AlCl3+3H2↑，可知：2Fe+6HCl = 2FeCl3+3H2↑ D．活泼金属可与氧气在常温下反应，不活泼金属在加热或高温下也可与O2反应 【例2-3】下列有关金属及其合金的说法不正确的是（ ） A. 生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加 B. 镁在空气中燃烧发出耀眼的白光，可用于制作照明弹 C. 日用铝制品表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用 D. Mg比Al活泼，但Al能与NaOH溶液反应生成H2而Mg不能 【变式2-1】金属Ti(钛)是一种具有许多优良性能的较为昂贵的金属，钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料。某化学兴趣小组用实验探究Ti、Mg、Cu的活泼性顺序。他们在相同温度下，取大小相同的三种金属薄片，分别投入等体积等浓度的足量稀盐酸中，观察现象如下： 金属 Ti Mg Cu 金属表面现象 放出气泡速度缓慢 放出气泡速度快 无变化 下列有关三种金属的说法正确的是（ ） A．Cu和稀盐酸能发生化学反应 B．若钛粉中混有Mg，提纯Ti时可用稀盐酸除去Mg C．用Ti从溶液中置换出Cu是工业制取Cu的很好途径 D．三种金属的活泼性由强到弱的顺序是Mg、Ti、Cu 【变式2-2】下列有关金属及其化合物的说法不合理的是（ ） A．将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2 B．铝中添加适量锂，制得低密度、高强度的铝合金，可用于航空工业 C．盐碱地(含较多Na2CO3等)不利于作物生长，可施加熟石灰进行改良 D．无水CoCl2呈蓝色，吸水会变为粉红色，可用于判断变色硅胶是否吸水 【变式2-3】将一定量的Fe、Cu、CuCl2、FeCl3放入同一烧杯中，加入适量蒸馏水，充分反应后，仍有固体存在，则下列判断不正确的是（ ） A．充分反应后的溶液中不一定含Cu2+ B．充分反应后的溶液中一定含有Fe2+，可能含有Fe3+ C．剩余固体中一定含Cu，可能含Fe D．向充分反应后溶液中加入KSCN溶液一定不变红色 题型三 钠及其氧化物 【例3-1】下列说法正确的是（ ） A．切开的金属Na暴露在空气中，光亮的表面逐渐变暗，发生的反应为2Na+O2==Na2O2 B．Na与稀硫酸反应的离子方程式为Na+2H+==Na++H2↑ C．4.6gNa与O2完全反应，生成7g产物时失去电子的物质的量为0.2mol D．将少量Na投入到稀的CuSO4溶液中，会析出红色金属 【例3-2】某实验小组通过下图所示实验，探究Na2O2与水的反应： 下列说法错误的是（ ） A．②⑤中的气泡的主要成分相同，生成等物质的量的该气体转移电子的数目不同 B．③中溶液变红，说明有碱性物质生成 C．④中现象可能是由于溶液中含有漂白性物质造成的 D．⑤中MnO2的主要作用是作催化剂 【例3-3】某同学研究Na2O2与浓盐酸反应，有如下现象：①试管壁发热；②有刺激性气味的气体产生；③反应后所得溶液呈浅黄绿色。下列有关说法错误的是（ ） A．Na2O2与水反应生成NaOH，所以它是碱性氧化物 B．水、浓盐酸分别与Na2O2反应时，体现的作用不同 C．根据实验现象推测生成的气体中可能含有Cl2 D．如果把浓盐酸换成稀盐酸，并没有黄绿色气体产生，证明氧化性或还原性与物质浓度有关 【变式3-1】在隔绝空气条件下让钠与CuSO4溶液反应，实验时，往大试管中先加煤油，取三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CuSO4溶液使煤油的液面上升至橡胶塞，并夹紧弹簧夹(如图)。下列叙述不正确的是（ ） A．金属钠将在煤油和水的分层处上下运动 B．上层煤油中有气泡生成 C．下层溶液中出现蓝色沉淀 D．钠与CuSO4溶液反应的化学方程式为2Na+CuSO4==Cu+Na2SO4 【变式3-2】过氧化钠是重要的化工原料，具有多种用途。 （1）过氧化钠是 色固体。 （2）过氧化钠可用作呼吸面具、潜水艇的供氧剂，写出和反应的化学方程式： ，消耗2个CO2时，反应中转移的电子数目为 。 （3）某实验小组通过如图所示实验，探究与水的反应，下列说法正确的是_________。 A．②中的大量气泡主要成分是氢气 B．③中溶液变红，说明有酸性物质生成 C．④中现象可能是由于溶液中含有强氧化性物质造成的 D．⑤中的主要作用是降低了水中氧气的溶解度 （4）向酸性溶液中加入粉末，观察到溶液褪色，发生反应的离子方程式： ①比较氧化性强弱： （选填“>”或“<”）。 ②该反应说明具有 （选填“氧化性”或“还原性”）。 【变式3-3】物质的性质除主要与物质的结构有关外还与外界条件有关。有人提出“Na2O2与干燥的CO2不反应”和“Na2O2与潮湿的CO2才能反应”，某小组设计如下实验路线。 （1）写出过氧化钠的电子式 。 （2）为了验证Na2O2与干燥的CO2是否反应，连接好装置，X是 。打开 ，关闭 ，打开分液漏斗的活塞加入稀硫酸，产生气体一段时间，再在干燥管中装入干燥的，继续通入一段时间气体，点燃酒精灯加热铜丝，观察现象。则加入稀硫酸，产生一段时间气体后再点燃酒精灯的目的是 。 （3）若打开，关闭，加入稀硫酸，点燃酒精灯，观察到 现象， (选填“能”或“不能”)证明潮湿的CO2与Na2O2反应产生了O2。请用化学方程式解释产生该现象的原因 。 （4）为验证第(3)实验产生的现象CO2是否与Na2O2反应，某小组取球形干燥管中反应后的固体溶于水中。然后向溶液中滴加 ，产生 现象说明CO2参与反应。 题型四 碳酸钠和碳酸氢钠 【例4-1】下列有关 Na 2 CO3 与 NaHCO3 说法错误的（ ） A．两者均溶于水，但 NaHCO3 的溶解度小于 Na 2 CO3 B．两者的溶液中加入澄清石灰水，均有白色沉淀生成 C．向两者同浓度溶液中滴加几滴酚酞，前者溶液红色比后者深 D．NaHCO3 是发酵粉主要成分， Na 2 CO3 可用于治疗胃酸过多 【例4-2】索尔维制碱法和侯氏制碱法，两种工艺的差异之一在于对“滤液”的处理方法不同，流程如图： 下列说法错误的是（ ） A．侯氏制碱法比索尔维制碱法有更多的优点 B．上述流程中涉及的NH3、CO2都是非电解质 C．索尔维制碱法和侯氏制碱法中能够循环利用的物质一样 D．索尔维制碱法和侯氏制碱法制取NaHCO3的反应原理一样 【例4-3】钠及其化合物的“价－类”二维图及部分转化关系如图所示，其中B为钠的另一种氧化物。下列有关说法正确的是（ ） A．物质B为，是碱性氧化物，A的物质类别为碱 B．反应④通过加入还原剂实现转化 C．钠放入硫酸铜溶液中可观察到红色固体析出 D．可用澄清的石灰水鉴别溶液和溶液 【变式4-1】某兴趣小组设计了如图所示实验来验证热稳定性：碳酸钠>碳酸氢钠。忽略空气中的对澄清石灰水的影响，下列说法错误的是（ ） A．甲为小苏打，乙为纯碱 B．甲为Na2CO3，乙为NaHCO3 C．要证明碳酸钠或碳酸氢钠受热能产生水，可在两支试管内均放置含有无水硫酸铜粉末的棉花 D．整个实验过程中烧杯中的澄清石灰水不变浑浊 【变式4-2】某无色溶液中可能含有NaOH、Na2CO3、NaHCO3三种溶质中的一种或两种，向溶液中滴加稀盐酸并测定生成气体的体积，生成气体的体积与加入盐酸体积的关系如图所示。下列说法正确的是（ ） A．无色溶液中可能含有NaHCO3 B．无色溶液中只含有Na2CO3 C．a→b段发生反应的离子方程式为HCO+H+==CO2↑+H2O D．无色溶液中NaOH与Na2CO3的质量之比为1：1 【变式4-3】实验室模拟“侯氏制碱法”的部分流程，下列说法错误的是（ ） (提示：浓氨水滴入生石灰中可制备NH3，且NH3极易溶于水) A．X溶液为饱和碳酸钠溶液 B．装置中使用“多孔球泡”可增大NH3的吸收速率 C．实验时，先向饱和NaCl溶液中通入较多的NH3再通入足量CO2 D．利用锥形瓶中所得物质制备Na2CO3固体，还需经历过滤、洗涤、干燥及焙烧等过程 题型五 铝及其化合物 【例5-1】下列关于铝及其化合物的说法不正确的是（ ） A．铝在空气中不易生锈，说明Al的化学性质不活泼 B．Al(OH)3碱性较弱，可用作医用胃酸中和剂 C．Al2O3是两性氧化物，能溶于NaOH D．铝制餐具不可以用来长时间存放碱性食物 【例5-2】关于铝及其合金的说法正确的是（ ） A．常温下铝具有较强的抗腐蚀性主要原因是铝不活泼 B．镁铝合金的密度大、强度高，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料 C．铝单质在化学反应中容易失去电子，表现出还原性 D．向装有氢氧化钠溶液的试管中放入未打磨的铝片，一直观察不到气泡 【例5-3】根据如图所示的转化关系判断，下列说法正确的是(反应条件已略去) A．生成等质量时，①和②反应消耗 B．反应③和④消耗等量的Al时，生成的 C．反应③中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3 D．反应⑤的离子方程式为Al3++3OH-==Al(OH)3↓ 【变式5-1】某研究性学习小组设计实验探究铝等金属的性质：将一置于空气中的铝片投入浓CuCl2溶液中，铝片表面出现一层海绵状暗红色物质，接下来铝片上产生大量气泡，溶液温度迅速上升。若用同样的铝片投入相同浓度的CuSO4溶液中，在短时间内铝片无明显变化。造成不同现象的原因可能是（ ） A．Al与CuCl2溶液反应，与CuSO4溶液不反应 B．CuCl2溶液酸性比同浓度的CuSO4溶液酸性强 C．生成物AlCl3溶于水，而Al2(SO4)3不溶于水 D．Cl-能破坏氧化铝薄膜，而SO不能 【变式5-2】“价类”二维图体现了元素的分类观、转化观，下图是及其部分化合物的“价类”二维图。 下列说法错误的是（ ） A．反应③④⑤⑥⑦均属于复分解反应 B．反应①⑥所加试剂可能相同 C．物质的类别处“”代表偏铝酸盐 D．反应④⑤均可以通过加入盐酸实现转化 【变式5-3】现有一块铝铁合金，欲测定其含铝量。取wg合金，溶于盐酸中，再加入过量NaOH溶液，滤出沉淀，将沉淀放在空气中充分灼烧，最后得到w g红棕色粉末，则此合金中铝的质量分数是( ) A．20％ B．30％ C．70％ D．80％ 题型六 铁及其氧化物 【例6-1】下列关于研究Fe3O4性质的基本程序中排列正确的是（ ） ①观察Fe3O4的颜色、状态；②设计并进行实验，观察实验现象；③解释现象、得出结论；④预测Fe3O4的性质 A．①②③④ B．①④②③ C．④②①③ D．④①③② 【例6-2】某铁的氧化物，用7 mol／L的盐100 mL在一定条件下恰好完全溶解，所得溶液再通入0.56 L标准状况下的氯气时，刚好使溶液中Fe3+完全转化为Fe2+。则该氧化物的化学式可表示为（ ） A．FeO B．Fe3O4 C．Fe4O5 D．Fe5O7 【例6-3】某同学设计了下列实验探究铁与水的反应，虚线框处用来检验生成的气体。下列说法正确的是（ ） A．实验后，装置B中生成红棕色固体 B．装置B、C间的干燥管内的药品可以是浓硫酸 C．虚线框C处应该选择装置乙，试管中是灼热的表面覆盖氧化铜的铜丝 D．实验后，将装置B中的固体溶于足量稀硫酸，所得溶液中一定含有 【变式6-1】实验室用含少量Fe2O3的废铁屑制取FeCO3的步骤如下： i.用热的Na2CO3溶液洗涤废铁屑，过滤； ii.向滤渣中加入稀硫酸和活性炭，充分溶解后过滤； iii.向滤液中加入NH4HCO3溶液，过滤、洗涤可得FeCO3。 下列叙述错误的是（ ） A．步骤i的目的是除去废铁屑表面的油脂 B．活性炭可以加快铁屑与稀硫酸的反应速率 C．步骤iii若用饱和Na2CO3溶液，FeCO3的产率会更高 D．进行步骤iii前需要用KSCN溶液检验滤液中是否含有Fe3+ 【变式6-2】正在火星上工作的美国“勇气号”“机遇号”探测车的一个重要任务就是收集有关Fe2O3及硫酸盐的信息，以证明火星上存在或曾经存在过H2O。以下叙述正确的是（ ） A．铝热剂就是单指Fe2O3和铝粉的混合物 B．检验红砖中的红色物质是否是Fe2O3的操作步骤是：样品→粉碎→加水溶解→过滤→向滤液中滴加KSCN溶液 C．分别还原amolFe2O3所需H2、Al、CO的物质的量之比为3∶2∶3 D．明矾属于硫酸盐，是混合物 【变式6-3】I．某校化学小组学生利用如图所示装置进行“铁与水蒸气反应”的实验，并对产物组成进行探究(图中夹持及尾气处理装置均已略去)。请回答下列问题： （1）装置A的作用是 。 （2）硬质玻璃管B中发生反应的化学方程式为 。 （3）实验中先点燃酒精灯a，再点燃酒精喷灯，目的是 。 （4）装置E中的现象是 。 II．如图： （5）检验A溶液中金属阳离子常用的试剂是 。 （6）写出上述过程中A→B的离子方程式 。 （7）写出B溶液加入氯水的离子方程式 。 （8）描述C暴露在空气中的颜色变化 ，写出相关的化学方程式 。 题型七 铁的氢氧化物及其盐 【例7-1】下图中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是(已知苯为难溶于水、密度比水小的液体)（ ） A．①④ B．②④ C．①②④ D．①②③④ 【例7-2】下列关于Fe3+、Fe2+的说法错误的是（ ） A．用如上图装置可以制备Fe(OH)2沉淀，得到的白色沉淀在A容器中，其操作为先关闭C处止水夹，一段时间后，再打开C处止水夹 B．若将用如上图装置制备Fe(OH)2沉淀，使用未经煮沸的纯净水进行相关溶液配制，则实验可能会失败，用化学用语解释其原因为：4Fe(OH)2 +O2 +2H2O = 4Fe(OH)3 C．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，此现象可确定溶液中含有Fe2+ D．向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2+被氧化 【例7-3】元素的价类二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具，它指的是以元素的化合价为纵坐标，以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图象。下图为铁元素的价类二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法正确的是（ ） A．铁与高温水蒸气的反应可实现上述①转化 B．加热Fe(OH)3发生转化⑥，Fe2O3加水溶解可转化为Fe(OH)3 C．维生素C能将Fe3+转化为Fe2+，该过程中维生素C作氧化剂 D．中的铁为+6价，具有较强的氧化性，可以作为消毒剂使用 【变式7-1】如图是某实验小组设计的制备Fe(OH)2的一种装置，使用的试剂有、稀硫酸、溶液。下列说法正确的是（ ） A．实验前装置中装有氢氧化钠溶液，装置中是稀硫酸 B．实验时先关闭打开，一段时间后再关闭打开 C．装置的作用是液封，防止外界空气进入装置中 D．反应一段时间后，可在装置中观察到白色沉淀 【变式7-2】某化学兴趣小组进行如下实验探究： ①将少量银镜(表面有Ag的玻璃)捣碎，加入Fe2(SO4)3溶液中，银镜渐渐溶解，溶液黄色明显变浅；②取实验①上层澄清溶液于试管中，滴加氯水，出现白色浑浊，静置后，在上层清液中滴加KSCN溶液，溶液变为红色。 下列有关说法错误的是（ ） A．实验①中反应的离子方程式有Fe3++Ag==Fe2++Ag+ B．由实验①可推出：Fe2(SO4)3溶液可能溶解单质 C．由实验②可得出氧化性：Cl2>Fe3+ D．实验②中白色浑浊是AgCl 【变式7-3】向含FeCl3和FeCl2混合溶液中加入一定量锌粉，反应过程中各离子的物质的量与加入锌粉的物质的量关系如图所示。下列说法正确的是（ ） A．起始时，FeCl3溶液和FeCl2溶液的物质的量浓度均为1mol/L B．D点的横坐标x=1.25 C．线段AB表示溶液中n(Fe3+)的变化趋势 D．反应至B点时，溶液总质量增加32.5g 题型八 金属及其化合物综合 【例8-1】下列有关金属及其合金的说法不正确的是（ ） A. 生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加 B. 镁在空气中燃烧发出耀眼的白光，可用于制作照明弹 C. 日用铝制品表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用 D. Mg比Al活泼，但Al能与NaOH溶液反应生成H2而Mg不能 【例8-2】现有一包由FeSO4、Na[Al(OH)4]、Na2O2、Al2(SO4)3、NH4Cl和BaCl2中的三种物质组成的混合物，通过如下实验确定其组成，则混合物的成分可能是（ ） 步骤 操作及现象 ① 取少量粉末溶于水，产生白色沉淀，放出有刺激性气味的气体 ② 过滤，得到白色固体和透明溶液 ③ 取②中固体，加入足量溶液，固体全部溶解 A．BaCl2、Na2O2和NH4Cl B．FeSO4、Na2O2和 C．Na2O2、Al2(SO4)3和NH4Cl D．NH4Cl、BaCl2和Al2(SO4)3 【例8-3】在隔绝空气的情况下，9.2 g铁、镁、铝混合物溶解在一定量某浓度的稀硝酸中，当金属完全溶解后收集到4.48 L(标准状况下)NO气体。在反应后的溶液中加入足量的烧碱溶液，生成氢氧化物沉淀的质量可能为（ ） A．18.6 g B．20.2 g C．19.4 g D．21.6 g 【变式8-1】据报道，某核潜艇上的核反应堆使用了液态铝钠合金作热介质。下列有关说法不恰当的是（ ） A．铝钠合金的熔点低于铝的熔点 B．若将铝钠合金投入一定量的水中可得到无色澄清溶液，则合金中n(Al)≤n(Na) C．将不同组成的铝钠合金分别投入足量盐酸中，若放出越多，则合金中铝的质量分数越大 D．将铝钠合金投入足量CuCl2溶液中肯定有Cu(OH)2沉淀生成，不可能有铜析出 【变式8-2】下列各组离子在相应的条件下可能大量共存的是 A．透明溶液中：、、、 B．能使酚酞变红的溶液中：、、、 C．在盐酸中：、、、 D．能与Al反应放出的溶液中：、、、 【变式8-3】用铁、铝的混合物进行如图实验： （1）加入过量NaOH溶液发生的离子反应方程式 ，操作X的名称是 。 （2）铝在空气中表面形成的氧化膜很薄，为了适应不同用途，需将表面氧化膜碱洗除去再进行处理，请写出碱洗氧化膜的离子方程式 。 （3）某课外兴趣小组为探究某种铝合金(组成元素为Mg和Al)是否符合国家质量标准(国家规定铝合金中铝含量不能低于78%)，设计如图装置在室温下进行实验。 反应前先第一次读取量气管液面刻度，然后倾斜左边装置使足量氢氧化钠溶液与ag铝合金样品充分反应，待反应停止后，体系温度恢复到室温，第二次读取量气管液面刻度之前需要进行的一步操作是 。计算两次液面差，并将气体体积折算成标准状况下的体积，为VmL。若a=0.039，V=33.6mL，说明该合金 (填“符合”或“不符合”)符合国家标准。 （4）若将装置中的足量氢氧化钠溶液换为足量盐酸，则反应停止后量气管内气体体积(折算成标准状况下) mL。 题型九 化学能与热能的转化 【例9-1】下列关于化学反应中的能量变化说法正确的是（ ） A．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 B．化学反应在发生物质变化的同时不一定伴随有能量变化 C．金刚石转化为石墨是放热反应，说明金刚石比石墨稳定 D．燃烧反应、酸碱中和反应是常见的放热反应 【例9-1】化学反应与能量变化的关系如下图所示，下列说法正确的是（ ） A．盐酸和碳酸氢钠反应放热，其能量变化符合图1 B．镁条、铝片和盐酸反应吸热，其能量变化符合图2 C．断裂旧键所吸收的能量即为反应物的总能量，形成新键所放出的能量即为生成物的总能量 D．发生图2能量变化的反应，可能不需要加热也能发生 【例9-3】先进的甲醇蒸气重整—变压吸附技术可得到高浓度CO2、H2混合气，化学反应原理是CH3OH+H2O→CO2+3H2，其能量变化如图所示。下列说法正确的是（ ） A．形成H—H键放出能量 B．断开H—C键放出能量 C．反应物的总能量小于生成物的总能量 D．CH3OH转变成的过程是一个吸收能量的过程 【变式9-1】如图表示化学反应过程中的能量变化，据图判断下列说法合理的是 A．500mL2.0mol/LH2SO4溶液和500mL4.0mol/LKOH溶液的反应符合图2，且吸收△E2 的热 B．500mL2.0mol/LHCl溶液和500mL2.0mol/LNaOH溶液的反应符合图1，且放出△E1的热 C．发生图1能量变化的任何反应，一定不需要加热即可发生 D．CaO、浓硫酸分别溶于水时的能量变化符合图1 【变式9-2】研究表明N2O与CO在Fe+作用下发生反应的能量变化及反应过程如图所示。下列有关说法正确的是（ ） A．该反应中断裂N2O和CO中化学键释放的能量大于形成N2和CO2中化学键吸收的能量 B．FeO+是该反应的催化剂 C．由图可知，CO2比CO稳定 D．Fe++N2O→FeO++N2、FeO++CO→Fe++CO2两步均为放热反应 【变式9-3】铜-铈氧化物(xCuO•yCeO2，Ce是活泼金属)催化氧化可除去H2中少量CO，总反应为2CO+O2==2CO2，其反应过程与能量关系及可能机理如下图所示。 下列说法正确的是（ ） A．（ⅰ）中只有一种元素化合价发生变化 B．步骤(ⅲ)中只有共价键的生成 C．反应过程中催化剂参与了反应 D．总反应为吸热反应 题型十 吸热反应与放热反应 【例10-1】下列反应中，属于放热反应的是（ ） A．碳酸钙高温分解的反应 B．Ba(OH)2·8NH3与氯化铵的反应 C．镁与稀硫酸的反应 D．灼热的炭与二氧化碳的反应 【例10-2】下列实验现象或图象信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是（ ） A．图①温度计的水银柱上升 B．图②中反应物总能量大于生成物总能量 C．图③中反应开始后，针筒活塞向右移动 D．图④中反应开始后，甲处液面低于乙处液面 【例10-3】下图分别表示HCl、N2O4(g)、N2O4(l)的能量变化图，有关说法正确的是（ ） A．①中H2和Cl2的总能量大于HCl的总能量 B．由②可以看出N2O4(g)转化为N2O4(l)需要吸收热量 C．化学反应中的物质变化总会伴随着能量变化，化学能只能转化为热能 D．化学反应中的能量变化取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小 【变式10-1】如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化。下列说法正确的是（ ） A．通常情况下，O2(g)比N2(g)稳定 B．N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)是吸热反应 C．N2(g)和O2(g)反应生成1molNO(g)放出632kJ能量 D．1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量大于2molNO(g)具有的总能量 【变式10-2】小明同学所在的化学兴趣小组为了探究化学反应的热效应，进行了如下实验： （1）将纯固体物质X分别装入有水的锥形瓶里(发生化学反应)，立即塞紧带U形管的塞子，发现U形管内红墨水的液面高度如图所示。 ①若如图1所示，发生的反应(假设没有气体生成)是_______(填“放热”或“吸热”)反应，X可以是_______(填化学式，只填一种即可)。 ②若如图2所示，发生的反应(假设没有气体生成)是_______(填“放热”或“吸热”)反应，以下选项中与其能量变化相同的是_______(填字母)。 A．CO还原CuO的反应 B．CaCO3的分解反应 C．Al和Fe2O3的反应 （2）如图3所示，把试管放入盛有25℃饱和澄清石灰水的烧杯中，试管中开始放几小块铝片，再滴入5 mL NaOH溶液。试回答下列问题： 图3 实验中观察到的现象是：大试管中铝片逐渐溶解、有大量气泡产生、烧杯中澄清的石灰水变浑浊，其中“石灰水变浑浊”的主要原因是_________________________________________。 【变式10-3】下列图像均表示化学反应中的能量变化，其中描述正确的是（ ） A．图甲可以表示反应CO2+C==2CO的能量变化 B．图乙说明金刚石比石墨稳定 C．根据图丙可以判断2A（g）==B（g）放出akJ的能量 D．图丁中断裂反应物中化学键所需的总能量高于形成生成物中化学键所释放的总能量 题型十一 化学能与电能电能的转化（原电池） 【例11-1】某探究小组设计的下列装置中，LED灯能亮起来的是（ ） A． B． C． D． 【例11-2】某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是（ ） A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出 B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu2++2e-==Cu C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液蓝色逐渐变浅 D．将表面附着铜的铁片放入稀硫酸中，不能构成原电池 【例11-3】有关电化学知识的描述正确的是（ ） A．理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池 B．蓄电池充电时，没有发生氧化还原反应 C．原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成 D．CaO+H2O=Ca(OH)2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电 能 【变式11-1】如图是用化学电源使灯发光的装置。下列说法错误的是（ ） A．铜片表面有气泡生成 B．装置中存在“化学能→电能→光能”的转换 C．如果将稀硫酸换成柠檬汁，导线中不会有电子流动 D．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变 【变式11-2】分别按图甲乙所示装置进行实验，两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸，甲中A为电流表。 （1）下列叙述正确的是_______ A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B．甲中铜片作正极，乙中铜片作负极 C．两烧杯溶液中浓度均减小 D．甲产生气泡的速率比乙慢 （2）在甲装置中，若把稀硫酸换成CuSO4溶液，一段时间后测得某一电极增重12.8g，则该电池反应共转移电子数目 （3）甲装置中的能量转化形式为 能转化为 能 （4）甲装置中，正极的电极反应式 【变式11-3】如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。在固体氧化物电解质的温度达700～900℃时，O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应生成物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是（ ） A．放电时，电子的流向为电极甲→负载→电极乙→固体氧化物→电极甲 B．放电时，电池内的O2-由电极甲移向电极乙 C．电池负极反应为：N2H4 - 4e-=N2 ↑+ 4H+ D．当电路中通过2mol e-时，电极乙上有16g O2参与反应 学科网（北京）股份有限公司1 / 21 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$