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2013年自主招生化学讲义+习题解析3


2013年大学自主招生化学讲义+习题

1

1

由XeO3→Xe可知,转移的电子数为6?2.5?10-3mol=1.5×10?2mol 。 根据失电子相等,有1.5×10?2mol =30×10?3L×0.1mol / L×(n?2) ,n =7。
- - + 2+

②反应过程中有气

泡产生,反应后溶液呈紫红色。
+ 2+

n (H+)= ?9×10?3mol /0.09?0.1(mol / L), pH ?1。
20.73 207.3

3XeF4+H2O=Xe+2XeO3+12HF XeF4+2H2O=Xe+O2+4HF 将以上两式合并:(2)×3+1,可: 6XeF4+12H2O=4Xe↑+3O2↑+2XeO3+24HF

(1) (2)

24 6 2

175g /mol×02mol ?35g ?56.28g,说明沉淀全是 BaF2,还有一部分是 XeO3与 Ba(OH)2反应生成某

种氙酸的钡盐。因为灼烧产生了有助燃性的气体混合物,该气体混合物据前面信息可知应为O2和 Xe。 设此分子式为x BaO· XeO3,则它的质量=56.28-35=21.28(g)。 y XeO3的物质的量= XeF4的物质的量×1 ? 0.1mol 。
3 3
21.28? 0.1×179.3 3 BaO的物质的量? ? 0.1mol。 153

所以x: y ?3:1 ,其氙酸盐为 3BaO· 3或 Ba3XeO6,这 56.28g 沉淀应为 BaF2和 Ba3XeO6的 XeO 混合物。化学方程式为: 6XeF4+12H2O=4Xe↑+3O2↑+2XeO3+24HF 2HF+Ba(OH)2=BaF2↓+2H2O XeO3+3Ba(OH)2=Ba3XeO6+3H2O 2BaXeO3=6BaO+2Xe↑+3O2↑

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21

专题三 金属及其化合物

基础知识梳理
一、常见金属与金属化合物的性质
1、金属的通性 金属的化学性质主要表现为失去最外层的电子,显示还原性,这与它们的源自结构有关。常 见金属的主要化学性质列于下表:

表1
金属活动性顺 序

常见金属的主要化学性质

KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu

金属原子失电 子 能力 空气中跟氧气 的 反应

依次减小、还原性减弱

易被氧化

常温时能被氧化 加热或与水蒸气反 应 时能置换出水中的 氢

加热时能被 氧 化

能被氧化

跟水的反应

常温时可置换 出 水中的氢

与水反应

能置换出稀酸(如HCl、H2SO4)中的 氢 反应剧烈 跟酸的反应 跟盐的反应 跟碱的反应 反应程度依次减弱

能置换出出稀酸中的氢 能跟浓硫酸、硝 酸反应 能跟王水 反 应

位于金属活动性顺序前面的金属可以将后面的金属从其盐溶液中置换出来 Al、Zn等具有两性的金属可以与碱反应

2、金属氧化物的性质
22 22

少数金属氧化物可溶于水,并与水化合,如Na2O、K2O、BaO、CaO等;大多数金属氧化物溶 于水,能与水化合,但可与酸反应生成盐和水,如MgO、CuO、Fe2O3、FeO等;少数金属氧化物 溶于水,但既可与强酸反应又可与强碱溶液反应生成盐和水,如Al2O3、ZnO 等。下表列出了几 种氧化物的性质:

表2
氧化物

常见金属氧化物的性质
颜色 水溶性 相关反应

Na2O

白色

与水反应

2Na2O+O2高温Na2O2 Na2O+CO2==Na2CO3 Na2O+2HCl==2NaCl+H2O Na2O+H2O==2NaOH

Na2O2

淡黄色

与水反应

2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2↑ 2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2↑

CaO

白色

与水反应

CaO+H2O==Ca(OH)2 CaO+2HCl==CaCl2+H2O CaO+SiO2高温CaSiO3

MgO

白色



MgO+2HCl==MgCl2+H2O

Fe2O3

红棕色



Fe2O3+2Al2O3+2Fe高温Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O (黄色溶液)

高温

CuO

黑色



2CuO+C2Cu+CO2↑


CO+CuOCu+CO2↑ CuO+2HCl==CuCl2+H2O(蓝绿色溶液)

Al2O3

白色



Al2O3+6HCl==2AlCl3+3H2O Al2O3+2NaOH==2NaAlO2+H2O

3、金属氢氧化物的性质
23 23

下表列出了几种常见的金属氢氧化物的性质。值注意的是,Al(OH)3 是两性氢氧化物,既 能与酸反应,又能与碱反应。

表3
氢氧化 物 颜色

常见金属氢氧化物的性质
水溶 性 热稳定性 相关反应

NaOH

白色





2NaOH+CO2(少量)==Na2CO3+H2O NaOH+CO2(多量)==NaHCO3 NaOH+H2S(足量)==NaHS+H2O 2NaOH+H2S(少量) ==Na2S+2H2O NaOH+HCl=NaCl+H2O 2NaOH+CuSO4==Cu(OH)2↓+Na2S O4 3NaOH+FeCl3==Fe(OH)3↓+3NaCl

Ca(OH)2

白色

微溶



Ca(OH)2(过 量)+CO2==CaCO3↓+H2O Ca(OH)2+2CO2(过量)==Ca(HCO3)2 Ca(OH)2+2HCl==CaCl2+2H2O 4Fe(OH)2+2H2O+O2==4Fe(OH)3↓ Fe(OH)2+2HCl==FeCl2+2H2O


Fe(OH)2

白色





Fe(OH)3

红褐色 蓝色

溶 溶

差 差

2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O Fe(OH)3+3HCl==FeCl3+3H2O Cu(OH)2+2HCl==CuCl2+2H2O

Cu(OH)
2

Al(OH)3 (两性 氢 氧化物)



白色胶状 物





2Al(OH)3Al2O3+3H2O Al(OH)3+3HCl==AlCl3+3H2O Al(OH)3+NaOH==NaAlO2+2H2O

24

24

二、碱金属及其化合物
O2 的歧化反应:CO2H2O
2-

Na2O2
O2- 氧化性:亚铁盐、SO2、酸碱指示剂 2 制法:电解熔融氯化钠 碱金属元素性质递变规律 制法:电解食盐水 贮存、取用、用途 氧化物(如SiO2、Al2O3)

Na

NaOH

化 学 反 应

跟AlCl3、Ca(HCO3)2、NH4HCO3等 跟CH3COONa等 卤代氢、酯、油脂、氨基酸 单质(氯气和硫,铝和硅等) 溶解度差异 热稳定性差异

NaHCO3 NaCO3

碳酸钠、碳酸氢钠混合物的测定 水解平衡是实验、双水解 跟CaCl2 和Ca(OH)2反应的差异

三、 Fe 元 素
还原性

Fe
强氧化剂

还原剂

弱氧化剂 S、O2、H、Cu
+ +

Br2、Cl2、KMnO4、 还原剂 HNO3(稀)、浓H2SO4

Fe2+
氧化性 25

氧化剂

Br2、Cl2 、O2
2-

Fe2+
氧化性 25

还原剂Zn、Fe、H2、H2S、 S 、 HI、I

3+ 2+ -

+

3+

2+

+

2+

表4
2+

Fe 与Fe 的检验
3+

2+

3+

Fe 水溶液 颜 色

Fe

浅绿色

棕黄色

2+-

加入 NaOH

Fe+2OH==Fe(OH)2↓(白色) 4Fe(OH)2+O2+2H2O=Fe(OH)3 ↓(红褐色)
3+2-

3+-

Fe+2OH==Fe(OH)3↓(红褐色)

加入 Na2CO3 加入 KSCN

3+2-

Fe+CO3==FeCO3↓(灰色)
2+-

2Fe+3CO3+3H2O=2Fe(OH)3↓(红褐色) +3CO2↑
3+-

Fe+2SCN=Fe(SCN)2(无色)

Fe+3SCN==Fe(SCN)3(血红色)

四、Al 元 素

3+ 2

强酸 强碱或弱酸
3OH

强碱 强酸3H
+

+ 4H -

4OH

强碱或弱酸

OH

Al(OH)3
强酸或弱酸 H
+

AlO 2

26

26

典型例题
一、选择题
1、在一定条件下,将钠与氧气反应的生成物1.5 g溶于水,所溶液恰好能被80 mL浓度为

0.5 mol/L的HCl溶液中和,则生成物的成分是( ) A.Na2O B.Na2O2 C.Na2O和Na2O2 D.Na2O2和NaO2

解析:由Na元素守恒可知,n(Na)=n(HCl)=0.08L×0.5mol/L=0.04mol,若Na完全转化为Na2O,其质
量为0.04mol/2×62g/mol=1.24g;若完全转化为Na2O2,为1.56g;完全转化为NaO2,为1.1g。而1.56g>1.5 g>1.24 g>1.1g,根据平均值原理,可判断答案选C。

( 同济)现有铁粉和铜粉的均匀混合物,平均分成四等分,分别加入同浓度的稀硝酸, 2、 09·
充分反应后,在标准状况下生成NO的体积与剩余金属的质量如下表(设硝酸的还原产物只有NO)
编号 稀硝酸体积/mL 剩余金属/g NO体积/mL ① 100 18 2240 ② 200 9.6 4480 ③ 300 0 6720 ④ 400 0 V

下列计算结果中正确的是( ) A.硝酸的浓度为4mol/L C.②中溶解了9.6g Cu

B.①中溶解了5.6g Fe D.④中V=8960

解析:从①到生成 2240mL(0.1mol)NO,HNO3共电子 0.1mol×(5-2)=0.3mol,①到②HNO3共电子
0.3mol,则金属失电子,(18.0-9.6)/0.3=28(g/mol),为铁溶解,所以①也是全部为(18.0-9.6)g铁溶解;由②到③ 应为9.6/0.3=32(g/mol),全部为铜溶解于硝酸;③到④则应为Fe2+和硝酸反应为Fe3+.根据以上推导可以求出答案 为A、D。

二、简答题
3、(09· 华)什么金属可以用来盛浓硫酸?写出两种,并给出理由。

解析: 这是中学遇到的常见问题。浓硫酸、浓硝酸有强的氧化性,在常温下能把Fe与Al的表面氧化,生成
致密的氧化膜产生钝化现象,从而阻止它们继续反应,所以常温下可用Fe与Al两种金属来盛浓硝酸。

4、(09· 大)Ag为什么能置换出HI(aq)和H2S(aq)中的氢? 解析: 由于Ag金属性强,还原性差,故能置换稀硫酸中的H+,但如果能在溶液中生成难溶物或配合物,

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27

则会使其还原能力增强,放出氢气。 2Ag+H2S(aq)=Ag2S↓+H2↑ Ag2S在水中的溶解度极小,所以此反应能生。 2Ag+2H++4I-=2AgI2↓+H2↑ 在溶液中AgI2是一种比较稳定的配合物。

5、(09· 大)向 Na2HPO4溶液中滴加 AgNO3,生成黄色沉淀。已知 Ag3PO4 和 Ag2HPO4沉淀均为 黄色,试用(普通)实验方法检验出沉淀的成分。 解析: 用pH试纸测溶液的酸碱性,若生成物的混合物显强酸性,则生成的沉淀为Ag3PO4: Na2HPO4+3AgNO3
=Ag3PO4↓+2NaNO3+HNO3。 若生成物的混合物显强酸性,则生成那个的沉淀为Ag2HPO4: Na2HPO4+2AgNO3=Ag2HPO4↓+2NaNO3。

6、(08· 华)在过渡金属元素中很多都能和CO形成稳定羰基化合物,说明原因。 解析:在金属羰基化合物中,CO 一方面有孤电子对可以给予中心金属原子的空轨道形成? 键,另一方面
CO有空的反键? ﹡可以和金属原子的d轨道重叠形成? 键,这种? 键是由金属原子单方面提供电子到配位体的 空轨道上,为反馈? 配键,这种反馈? 配键的形成减少了由于生成? 配键而引起的中心原子上过多负电荷的积累, 从而促进了? 配键的形成,它们相反相成,互相促进,共结果比单结果形成一种键要强多,增强了配合物的稳 定性。

三、填空题
7、某课外小组对一些金属单质和化合物的性质进行研究。 (1)下表为“铝与氯化铜溶液反应”实验报告的一部分:
实验步骤 将打磨过的铝片(过量)放入一 定浓 度的CuCl2溶液中 反应结束后分离出溶液备用 一段时间后固体由红色变为 绿色 (视其主要成分为 Cu2(OH)2CO3) 按反应类型写出实验中生反应的化学方程式各一个(是离子反应的只写离子方程式)置换反 红色固体用蒸馏水洗涤后,置 于潮 湿空气中 实验现象 产生气泡,析出疏松的红色 固体, 溶液逐渐变为无色

应:______________________________________________ ; 化合反应:___________________________________________________________。 (2)用石墨作电极,电解上述实验分离出的溶液,两极产生气泡。持续电解,在阴极附近的溶

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液中还可以观察到的现象是____________________ 。解释此现象的离子方程式是 ____________________。 (3)工业上可用铝与软锰矿(主要成分为MnO2)反应来冶炼金属锰。 ①用铝与软锰矿冶炼锰的原理是(用化学方程式来表示)________________________________。 ②MnO2在 H2O2分解反应中作催化剂。若将适量 MnO2加入酸化的 H2O2的溶液中,MnO2溶解产生 Mn2+,该反应的离子方程式是________________。 解析:(1)2Al+6H+== 2Al3++3H2↑或2Al+3Cu2+== 2Al3++3Cu ;
2Cu+O2+H2O+CO2== Cu2(OH)2CO3 .
(2)白色沉淀生成,后沉淀逐渐溶解至消失 Al3++3OH-== Al(OH)3↓ Al(OH)3+OH-== AlO2+2H2O (3)①3MnO2+4Al高温 3Mn+2Al2O3 ②MnO2+H2O2+2H+==Mn2++O2↑+2H2O

氯化铜中Cu2+生水解使溶液显酸性: Cu2++2H2O==Cu(OH)2↓+2H+,铝会与酸反应生成氢气: 2Al+6H
+===2Al3++3H2↑,或与 2+生置换反应:2Al+3Cu2+===2Al3++3Cu;生成的氯化铝溶液电解,会生成氢 Cu

气、氯气,水的电离平衡生移动,还会使溶液显碱性:2Cl-+2H2O==2OH-+H2↑+Cl2↑;生成的碱与铝离子 反应: Al3++3OH-==Al(OH)3↓ Al(OH)3+OH-==AlO2-+2H2O;适量MnO2加入酸化的H2O2的溶液中, MnO2 溶解产生Mn2+,可判断H2O2被氧化为O2,该反应的离子方程式是MnO2+H2O2+2H+== Mn2++O2↑+2H2O。

模拟训练
一、选择题
1、(09· 复旦)下列金属中最轻的是( )

A.锂

B.钛

C.铝

D.钠

2、化学知识在生产和生活中有着重要的应用。下列说法中,正确的是( ) A.与铜质水龙头连接处的钢质水管易生腐蚀 B.明矾常作为净水剂 C.金属钠、镁等活泼金属着火时,可以使用泡沫灭火器来灭火 D.酵粉中主要含有碳酸氢钠,能使焙制出的糕点疏松多孔
-1

乙烧杯中加入与上述NaOH溶液等体积、等pH的氨水。下列有关两个烧杯的说法中,正确的是( )

A.甲中产生的沉淀一定比乙中多
B.乙中产生的沉淀一定比甲中多
29 29


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