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第12講　常見金屬元素 1．(2018天津)下列有關水處理方法不正確的是(　C　) A．用石灰、碳酸鈉等堿性物質(zhì)處理廢水中的酸 B．用可溶性的鋁鹽和鐵鹽處理水中的懸浮物 C．用氯氣處理水中的Cu2＋、Hg＋等重金屬離子 D．用燒堿處理含高濃度NH的廢水并回收利用氨 [解析]　石灰、碳酸鈉溶液都呈堿性，能與酸反應，故可用于處理廢水中的酸，A項正確。鋁鹽、鐵鹽都能水解生成對應的氫氧化物膠體，具有吸附性，可吸附水中的懸浮物，B項正確。氯氣可用于水的消毒殺菌，不能除去重金屬離子，C項錯誤。燒堿可與銨根離子反應產(chǎn)生氨氣，D項正確。 2．(2018臨沂模擬)下列有關金屬及其化合物的說法正確的是(　A　) A．除去MgCl2溶液中少量的FeCl3，可選用MgO B．Na久置于空氣中最終生成NaHCO3 C．鋁、鐵、銅在空氣中長時間放置，表面均只生成氧化物 D．向NaOH溶液中逐滴加入少量飽和FeCl3溶液，可制得Fe(OH)3膠體 [解析]　FeCl3易水解生成氫氧化鐵，加入MgO，調(diào)節(jié)溶液的pH，促進鐵離子的水解，且不引入新的雜質(zhì)，A項正確。Na久置于空氣中最終生成Na2CO3，B項錯誤。銅在空氣中長時間放置，表面生成堿式碳酸銅，C項錯誤。向沸水中逐滴加入少量飽和FeCl3溶液，生成Fe(OH)3沉淀，D項錯誤。 3．(2018天津五校聯(lián)考)下列敘述正確的是(　C　) A．將CO2通入BaCl2溶液中至飽和，無沉淀產(chǎn)生；再通入SO2，產(chǎn)生沉淀 B．在稀硫酸中加入銅粉，銅粉不溶解；再加入Cu(NO3)2固體，銅粉仍不溶解 C．向AlCl3溶液中滴加氨水，產(chǎn)生白色沉淀；再加入過量NaHSO4溶液，沉淀消失 D．純鋅與稀硫酸反應產(chǎn)生氫氣的速率較慢；再加入少量CuSO4固體，速率不改變 [解析]　CO2和SO2都不與BaCl2反應，沒有沉淀產(chǎn)生，A項錯誤。銅和稀硫酸不反應，加入Cu(NO3)2固體，NO具有強氧化性，在酸性條件下與Cu發(fā)生氧化還原反應，銅可溶解，B項錯誤。向AlCl3溶液中滴加氨水，生成Al(OH)3，Al(OH)3不溶于弱堿，但可溶于強堿和強酸，NaHSO4可電離出氫離子，則再加入過量NaHSO4溶液，沉淀消失，C項正確。加入少量CuSO4固體，鋅置換出銅，形成原電池，反應速率變大，D項錯誤。 4．(2018臨沂期末)下列有關物質(zhì)的性質(zhì)類比正確的是(　B　) A．已知Fe＋SFeS，則Cu＋SCuS B．Fe能與CuSO4溶液反應，可知Al與CuSO4溶液也能反應 C．CaSO3與稀鹽酸反應生成SO2，可知CaSO3與稀硝酸反應也生成SO2 D．已知H2O2能氧化I－，可知H2O2也能氧化Cl－ [解析]　由于S的氧化性弱，Cu與S化合只能生成Cu2S，A項錯誤。由于金屬活動性：Al＞Fe＞Cu，根據(jù)金屬活動性順序表可知，活動性強的金屬可以把活動性弱的金屬從化合物中置換出來，所以Fe能與CuSO4溶液反應，Al比Fe活潑，故Al與CuSO4溶液也能反應，B項正確。硝酸具有強氧化性，則CaSO3與稀硝酸發(fā)生氧化還原反應生成CaSO4、NO和水，不能得到SO2，C項錯誤。I－還原性較強，H2O2能把I－氧化為I2，但H2O2不能氧化Cl－，D項錯誤。 5．(2018大連雙基測試)將一定量的SO2通入FeCl3溶液中，取混合溶液，分別進行下列實驗，能證明SO2與FeCl3溶液發(fā)生氧化還原反應的是(　D　) 選項 操作 現(xiàn)象 A 加入NaOH溶液 有紅褐色沉淀 B 加入Ba(NO3)2溶液 有白色沉淀 C 加入酸性KMnO4溶液 紫色褪去 D 加入K3[Fe(CN)6](鐵氰化鉀)溶液 有藍色沉淀 [解析]　將一定量的SO2通入FeCl3溶液中，加入NaOH溶液有紅褐色沉淀氫氧化鐵生成，過程中沒有化合價變化，不能說明是氧化還原反應，A項錯誤。加入Ba(NO3)2溶液，有白色沉淀，硝酸根離子具有強的氧化性，能夠氧化二氧化硫生成硫酸根離子，硫酸根與鋇離子反應生成硫酸鋇沉淀，即使二氧化硫與三價鐵離子不發(fā)生氧化還原反應，也可產(chǎn)生白色沉淀，所以不能證明SO2與FeCl3溶液發(fā)生氧化還原反應，B項錯誤。加入酸性KMnO4溶液，紫色褪去，因為二氧化硫具有還原性能夠還原酸性高錳酸鉀，即使二氧化硫與三價鐵離子不發(fā)生氧化還原反應，也可使其溶液褪色，所以不能證明SO2與FeCl3溶液發(fā)生氧化還原反應，C項錯誤。亞鐵離子加入K3[Fe(CN)6](鐵氰化鉀)溶液生成Fe3[Fe(CN)6]2(藍色沉淀)，則可證明溶液中存在二價鐵離子，說明SO2與FeCl3溶液發(fā)生氧化還原反應，D項正確。 6．(2018廣西重點高中一模)幾種中學常見的物質(zhì)轉(zhuǎn)化如圖所示。 下表中R、X、Y、Z對應物質(zhì)正確的是(　B　) 選項 R X Y Z A 紫色石蕊 Fe2O3 Fe2O3和Cu Cu B 甲基橙 Fe(NO3)2 Fe(OH)2 Cu2(OH)2CO3 C 酚酞 Fe(OH)3 FeO和Fe CuO D Fe2O3 NaAlO2 Na2SiO3 Cu(OH)2 [解析]　銅不和稀硫酸反應，A項錯誤。甲基橙遇稀硫酸變紅色，硝酸亞鐵遇稀硫酸變成鐵鹽，氫氧化亞鐵與硫酸反應生成硫酸亞鐵，堿式碳酸銅與硫酸反應生成硫酸銅，B項正確。稀硫酸不能使酚酞變色，C項錯誤。硫酸與氧化鐵反應生成硫酸鐵，溶液呈黃色，稀硫酸與偏鋁酸鈉反應得不到黃色溶液，稀硫酸與硅酸鈉反應得不到淺綠色溶液，D項錯誤。 7．(2018內(nèi)蒙古聯(lián)考)向明礬溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液，生成沉淀的物質(zhì)的量與消耗Ba(OH)2的物質(zhì)的量的關系如圖所示，下列說法正確的是(　A　) A．O～b上的任意一點a的溶液均呈酸性 B．b、c點溶液均呈中性 C．b、c兩點沉淀的物質(zhì)的量之比為4∶3 D．c點溶液呈堿性，原因是AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓ [解析]　b點時反應的離子方程式為2Al3＋＋6OH－＋3Ba2＋＋3SO===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓，此時溶液的溶質(zhì)是K2SO4，溶液呈中性，KAl(SO4)2溶液由于Al3＋水解而顯酸性，故O～b之間任意一點溶液都顯酸性；b點之后，再加入Ba(OH)2，反應的離子方程式為2Al(OH)3＋2OH－＋Ba2＋＋SO===2AlO＋BaSO4↓＋4H2O，c點溶液的溶質(zhì)為KAlO2，溶液顯堿性，故A項正確，B項錯誤。假設有1 mol KAl(SO4)2，b點沉淀的物質(zhì)的量為2.5 mol，c點沉淀的物質(zhì)的量則為2 mol，二者的比為5∶4，故C項錯誤。c點溶液呈堿性的原因是AlO水解，故D項錯誤。 8．(2018龍巖五校聯(lián)考)FeCO3與砂糖混用可以作補血劑，實驗室里制備FeCO3的流程如圖所示。下列說法錯誤的是(　A　) A．產(chǎn)品FeCO3在空氣中高溫分解可得到純凈的FeO B．可利用KSCN溶液檢驗FeSO4溶液是否變質(zhì) C．沉淀過程中有CO2氣體放出 D．檢驗沉淀是否洗滌干凈可用鹽酸酸化的BaCl2溶液 [解析]　碳酸亞鐵在空氣中高溫分解，亞鐵被空氣中的氧氣氧化成＋3價鐵，A項錯誤。KSCN溶液遇Fe3＋顯紅色，因此KSCN溶液檢驗FeSO4溶液是否變質(zhì)，B項正確。Fe2＋和HCO發(fā)生的反應為Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O，C項正確。濾液中含有硫酸根離子，所以檢驗沉淀是否洗滌干凈可用鹽酸酸化的BaCl2溶液，D項正確。 9．(2018長沙模擬)將鋁粉與某鐵的氧化物FeO2Fe2O3粉末配制成鋁熱劑，分成兩等份，一份直接放入足量的燒堿溶液中，充分反應后放出的氣體在標準狀況下的體積為3.92 L；另一份在高溫下恰好反應完全，反應后的混合物與足量的鹽酸反應后，放出的氣體在標準狀況下的體積為(　A　) A．2.80 L B．3.92 L C．5.60 L D．7.84 L [解析]　一份與足量燒堿溶液反應，根據(jù)Al與NaOH溶液的反應，可得關系式2Al～3H2，則n(Al)＝ mol＝0.175 mol。另一份在高溫下恰好反應完全，根據(jù)3[FeO2Fe2O3]＋14Al＝7Al2O3＋15Fe，得反應生成的n(Fe)＝n(Al)＝0.175 mol＝0.125 mol。根據(jù)Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，得n(H2)＝n(Fe)，故V(H2)＝0.125 mol22.4 LmoL－1＝2.80 L。 10．二氧化氯(ClO2)是一種黃綠色易溶于水的氣體，常用作飲用水消毒劑。實驗室通過如圖所示過程制備二氧化氯。 下列說法正確的是(　B　) A．電解時發(fā)生反應的離子方程式為NH＋3Cl－===2H2↑＋NCl3 B．溶液X中大量存在的陰離子有Cl－、OH－ C．可用飽和食鹽水除去ClO2中的NH3 D．可用明礬除去飲用水中殘留的NaClO2 [解析]　A項，電解氯化銨與鹽酸的混合溶液，生成NCl3與H2，發(fā)生反應的離子方程式為NH＋2H＋＋3Cl－===3H2↑＋NCl3，錯誤；B項，根據(jù)元素守恒，溶液X中大量存在的陰離子有Cl－和OH－，正確；C項，ClO2易溶于水，NH3顯堿性，因此要除去混有的氨氣，應該選擇濃硫酸，錯誤；D項，明礬在水中可電離出Al3＋，Al3＋水解生成氫氧化鋁膠體，氫氧化鋁膠體可吸附水中的雜質(zhì)起到凈水作用，但不能用明礬除去NaClO2，錯誤。 11．(2018洛陽二模)用輝銅礦(主要成分為Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等雜質(zhì))制備難溶于水的堿式碳酸銅的流程如下： (1)下列措施是為了加快浸取速率，其中無法達到目的的是_A__(填字母)。 A．延長浸取時間 B．將輝銅礦粉碎 C．充分攪拌 D．適當增加硫酸濃度 (2)濾渣Ⅰ中的主要成分是MnO2、S、SiO2，請寫出“浸取”反應中生成S的離子方程式： 2MnO2＋Cu2S＋8H＋===2Mn2＋＋2Cu2＋＋S＋4H2O　。 (3)研究發(fā)現(xiàn)，若先除鐵再浸取，浸取速率明顯變慢，可能的原因是_Fe3＋可催化Cu2S被MnO2氧化(或Fe2O3在浸取時起催化作用)__。 (4)“除鐵”的方法是通過調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3，則加入的試劑A可以是_CuO[或Cu(OH)2等其他合理答案]__(填化學式)；“趕氨”時，最適宜的操作方法是_將溶液加熱(或通入熱空氣)__。 (5)“沉錳”(除Mn2＋)過程中有關反應的離子方程式為 Mn2＋＋HCO＋NH3===MnCO3↓＋NH　。 [解析]　輝銅礦主要成分為Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等雜質(zhì)，加入稀硫酸和二氧化錳浸取，過濾得到濾渣為MnO2、SiO2、單質(zhì)S，濾液中含有Fe3＋、Mn2＋、Cu2＋，調(diào)節(jié)溶液pH除去Fe3＋，加入碳酸氫銨溶液沉淀錳，過濾得到濾液，趕出氨氣循環(huán)使用，得到堿式碳酸銅。(1)酸浸時，通過粉碎礦石或者升高溫度或者進行攪拌或者適當增加硫酸濃度都可以提高浸取速率，延長浸取時間并不能提高速率。(2)“浸取”時，在酸性條件下MnO2氧化Cu2S得到硫沉淀、CuSO4和MnSO4，其反應的離子方程式是2MnO2 ＋Cu2S＋8H＋===S＋2Cu2＋＋2Mn2＋＋4H2O。 (3)浸取時Fe2O3與稀硫酸反應生成硫酸鐵和水，若先除鐵再浸取，浸取速率明顯變慢，說明浸取時生成的Fe3＋可催化Cu2S被MnO2氧化。(4)加入的試劑A應用于調(diào)節(jié)溶液pH，促進Fe3＋的水解，但不能引入雜質(zhì)，因最后要制備堿式碳酸銅，則可加入氧化銅、氫氧化銅等；因氨氣易揮發(fā)，加熱可促進揮發(fā)，則可用加熱的方法“趕氨”。(5)“沉錳”(除Mn2＋)過程中，加入碳酸氫銨和氨氣，生成碳酸錳沉淀，反應的離子方程式為Mn2＋＋HCO＋NH3===MnCO3↓＋NH。 12．(2018湖北四校聯(lián)考)引火鐵——一種活性很強的鐵粉，一般用于焊接鐵軌等。某課外活動小組設計如下兩套裝置，擬用普通鐵粉在加熱條件下與水蒸氣反應，再將制得的鐵氧化物經(jīng)此反應的逆反應制備顆粒很細、活性很高的引火鐵。 Ⅰ.“鐵氧化物制備實驗”的探究 (1)因試管A內(nèi)壁沾有少量蒸餾水，為防止裝鐵粉時將其沾在試管內(nèi)壁上，應先傾斜試管，然后用_紙槽或藥匙__將鐵粉送至試管中下部。 (2)試管A中發(fā)生反應的化學方程式為 3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2　。裝置Ⅰ中酒精燈的作用是_將水轉(zhuǎn)化為水蒸氣，同時提供反應所需的能量__。 (3)某學生設計如下方案，確認A中固體的成分，其中不正確的是_bc__(填選項字母)。 a．取試管A中固體少許，向其中加入稀鹽酸充分溶解后，再加入KSCN，溶液不變紅，說明A中固體含有Fe b．取試管A中固體少許，向其中加入稀鹽酸充分溶解后，再加入KSCN，溶液變紅，說明A中固體含有Fe2O3 c．取試管A中固體少許，向其中加入稀鹽酸充分溶解后，再加入KMnO4溶液，紫色褪去，說明A中固體含有Fe3O4 Ⅱ.“引火鐵制備實驗”的問題探究 (4)儀器B的名稱為_長頸漏斗__，其中盛裝的試劑為_a__(填選項字母)。U形管中應加入的試劑是_堿石灰或CaO等__。 a．6 molL－1鹽酸 b．4 molL－1NaOH溶液 c．濃硫酸 (5)為確保實驗安全，在實驗過程中必須注意：①C中反應前，在D出口必須_檢驗氫氣的純度(其他答案合理即可)__；②點燃氫氣。 [解析]　(2)根據(jù)化學方程式可知酒精燈在此處的作用。(3)b項Fe3O4溶解也產(chǎn)生＋3價的鐵；c項沒有反應完的鐵粉有可能轉(zhuǎn)化為Fe2＋，然后使KMnO4溶液的紫色褪去。(4)選擇的試劑應能制取純凈的H2。(5)可燃性氣體H2在與鐵氧化物反應前需要驗純，防止爆炸，過量的氫氣不能直接排放到空氣中。 13．(2018豫北名校聯(lián)考)銅是一種古老而又年輕的金屬元素，銅及其化合物在生產(chǎn)生活中有著廣泛的應用。 (1)古代留下來的青銅器表面呈綠色，原因是在潮濕的空氣中，銅易發(fā)生腐蝕生成銅綠，有關反應的化學方程式： 2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3　。 (2)現(xiàn)代工業(yè)主要采用高溫冶煉黃銅礦(CuFeS2，也可表示為Cu2SFe2S3)的方法獲得銅。火法煉銅首先要焙燒黃銅礦：2CuFeS2＋4O2===Cu2S＋3SO2＋2FeO，每轉(zhuǎn)移0.6 mol電子，有_0.1__ mol硫原子被氧化。 (3)CuSO4可用于游泳池水的消毒，原因是_CuSO4能使蛋白質(zhì)變性__。 (4)向CuCl2和FeCl3的混合溶液中加入CuO粉末會產(chǎn)生新的沉淀，該沉淀的主要成分的化學式為_Fe(OH)3__(已知：Fe3＋水解程度比Cu2＋大)。 (5)利用Cu和FeCl3溶液的反應可制作印刷電路板，為了從含有FeCl3、FeCl2、CuCl2的廢液中回收Cu，某化學興趣小組的同學設計了以下兩種實驗方案： 方案1：向廢液中加入過量鐵粉，充分反應后過濾。在所得濾渣中加入足量鹽酸，充分反應后，再過濾即得到銅。方案1中涉及的四種陽離子的氧化性由強到弱的順序為_Fe3＋>Cu2＋>H＋>Fe2＋__。 方案2：在廢液中加入適量的鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH＝1，用銅和石墨作電極進行電解。當觀察到陰極上有少量氣泡產(chǎn)生時，即停止電解，這時Cu已全部析出，在電極上可直接回收銅。操作上比方案1簡便，但方案2也有不足之處，主要表現(xiàn)為_有污染性氣體Cl2產(chǎn)生，使用了電解裝置，成本較高__。 [解析]　(1)在潮濕的空氣中，銅易與O2、H2O、CO2發(fā)生反應生成銅銹，銅銹的主要成分是Cu2(OH)2CO3。(2)在CuFeS2中Cu、Fe、S三種元素的化合價依次是＋1價、＋3價、－2價，2 mol CuFeS2發(fā)生反應時，轉(zhuǎn)移18 mol電子，有3 mol硫原子被氧化，則每轉(zhuǎn)移0.6 mol電子，有0.1 mol硫原子被氧化。(3)CuSO4是重金屬鹽，能使蛋白質(zhì)變性，可殺滅水中的細菌。(4)CuCl2和FeCl3水解使溶液顯酸性，向混合溶液中加入CuO時，CuO與水解生成的酸反應，使水解平衡正向移動，因Fe3＋水解程度比Cu2＋大，故主要生成Fe(OH)3沉淀。(5)根據(jù)氧化還原反應中氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物的氧化性，可知氧化性：Fe3＋>Cu2＋>H＋>Fe2＋。方案2電解時有污染性的氣體Cl2產(chǎn)生，且能耗大。