金属与酸、极值法的有关计算
一.选择题(共25小题)
1.所谓合金,就是不同种金属(也包括一些非金属)在熔化状态下形成的一种熔合物,根据下列四种金属的熔沸点,其中不能形成合金的是( )
Na Cu Al Fe
熔点 97.5.C 1083℃ 660℃ 1535℃
沸点 883℃ 2595℃ 2200℃ 3000℃
A.Cu和Na B.Fe与Cu C.Cu与Al D.Al与Na
2.将一定量镁粉、铝粉、铁粉的混合物与足量的稀硫酸完全反应,生成0.4g氢气,则金属混合物的质量不可能为( )
A.4.8g B.7.4g C.9.2g D.11.2g
3.10克混合物与足量盐酸充分反应后,有可能产生4.4克二氧化碳的是( )
A.K2CO3和MgCO3 B.Na2CO3和CaCO3
C.K2CO3和BaCO3 D.Na2CO3和K2CO3
4.有一不纯的Na2CO3样品,杂质可能是K2CO3、CaCO3、FeCl3和NaCl中的一种或几种,取该样品10.6g,加入足量稀盐酸完全反应后得到无色溶液,同时产生4.4g气体,下列判断正确的是( )
A.杂质一定有FeCl3和CaCO3
B.杂质一定没有NaCl
C.杂质可能是K2CO3和NaCl组成的
D.杂质可能是K2CO3、CaCO3、NaCl组成的
5.如图是铁与其他物质之间的性质关系(“—”表示相连物质间能发生反应,“→”表示两种物质间的转化关系,部分物质和反应条件已略去),下列有关说法正确的是( )
A.变化①的过程中,固体的质量逐渐减少
B.变化②中有银白色固体析出
C.变化③可通过细铁丝在空气中燃烧实现
D.变化④可能是:2Fe+6HCl═2FeCl3+3H2↑
6.在一定量AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入铁粉,充分反应,下列相关变化曲线,一定不正确的是( )
A. B.
C. D.
7.如图所示,烧杯中盛有质量相等、质量分数相等的稀盐酸,天平调平后,同时向其中分别加入等质量的锌片和铁片,则从反应开始到金属完全反应的过程中,天平指针指向的变化是( )
A.向左偏 B.向右偏
C.先向左偏后向右偏 D.先向右偏后向左偏
8.两个烧杯中装有等质量的金属锌和镁,然后分别逐渐加入同浓度的稀硫酸,产生氢气的质量与加入硫酸的质量关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.a点时,两个烧杯中的酸都恰好完全反应
B.b点时,两个烧杯中产生氢气的质量相同
C.c点时,两个烧杯中的金属都已反应完
D.d点时,两个烧杯中都有金属剩余
9.等质量的镁、铁、锌三种金属分别与足量稀硫酸反应,下列图像能正确表示产生氢气的质量与反应时间关系的是( )
A.
B.
C.
D.
10.有等质量的镁和铁,前者放入质量分数为10%的稀硫酸中,后者放入质量分数为10%的稀盐酸中,产生氢气的质量随时间变化曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.镁和铁中至少有一种剩余
B.消耗的稀硫酸和稀盐酸质量相等
C.消耗铁的质量一定大于消耗镁的质量
D.产生氢气的质量相等
11.三个烧杯中分别装有等质量的金属铁、锌和铝,然后分别逐滴加入同浓度的盐酸,下列能正确反映产生氢气的质量与加入盐酸的质量关系的是( )
A. B.
C. D.
12.如图所示的四个图象,分别对应四种过程,其中正确的是( )
A.表示向等质量的锌粉和铁粉中分别加入溶质质量分数相同的稀硫酸
B.表示向等质量、等质量分数的稀硫酸中分别加入过量的锌粉和铁粉
C.表示向等质量、等质量分数的稀硫酸中分别加入过量的铝粉和铁粉
D.表示向等质量的铝粉和铁粉中分别加入溶质质量分数相同的稀硫酸
13.将质量相等的甲、乙两种金属分别放入到质量分数相同的足量稀盐酸中(甲、乙两种金属元素化合价均为+2价),经实验测定并绘制出生成氢气的质量与反应时间的关系(见图)。分析图像得到的以下结论中,不正确的是( )
A.金属乙比金属甲活泼
B.金属乙比金属甲的相对原子质量小
C.金属甲比金属乙反应消耗的盐酸多
D.金属甲可能是铁,金属乙可能是锌
14.现有等质量的甲、乙两种金属,分别放入溶质质量分数相同的足量稀硫酸中,产生氢气的质量与时间的关系如图(已知甲、乙在生成物中的化合价均为+2价)。则下列说法不正确的是( )
A.生成氢气的质量:甲>乙
B.相对原子质量:甲>乙
C.金属活泼性:乙>甲
D.消耗稀硫酸的质量:甲>乙
15.将等质量的镁、铁、锌,分别放入三份质量分数相同的稀盐酸中,反应生成的氢气质量与反应时间的关系如图所示。根据图中信息,下列判断不正确的是( )
A.由图可知金属活动性顺序是:x>y>z
B.由图可知相对原子质量:y>z>x
C.镁一定过量
D.由图可知锌和铁一定反应完
16.向盛有一定质量未打磨铝片的烧杯中,慢慢加入一定浓度的稀盐酸(不考虑水分蒸发)。下列图像不能正确反映其对应变化关系的是( )
A. B.
C. D.
17.将质量相等的Mg、Al、Zn三种金属分别放入质量和质量分数均相等的三份稀硫酸中,反应结束后,生成氢气的质量关系不可能的是( )
A. B.
C. D.
18.将质量相等的镁、铝、铁三种金属分别放入质量和质量分数均相等的三份稀硫酸中,反应结束后,生成氢气的质量关系如图所示。则下列说法中正确的是( )
A.铝可能有剩余
B.硫酸一定完全反应
C.铁一定完全反应
D.参加反应的镁的质量最少
19.甲、乙两烧杯内盛有等质量、等质量分数的盐酸。将镁逐渐加入甲烧杯,铁逐渐加入乙烧杯,测量加入的金属质量m和相应的烧杯内物质质量变化量△m,画出△M﹣m曲线oac和obc的示意图,如图所示。根据图中信息,下列说法错误的是( )
A.m1:m2=7:3
B.m1﹣△M1=m2﹣△M2
C.曲线oac表示的是甲烧杯中△M与m的变化关系
D.当乙烧杯内加入铁的质量为m1时,溶液中溶质不止一种
20.某科学兴趣小组,为验证Fe、Ag、Cu三种金属活动性顺序,设计了如图所示的4种实验方案。其中不能达到目的的是( )
A. B.
C. D.
21.小柯为比较Mg、Fe、Cu三种金属的活动性顺序,进行了如图甲所示的实验,实验后把两试管中的物质倒入烧杯中(如图乙),发现烧杯内的红色固体明显增多,充分反应后过滤,滤液中含有的金属离子可能是( )
A.Mg2+ B.Mg2+、Fe2+和Cu2+
C.Fe2+和Cu2+ D.Fe2+
22.按如图所示时行实验,充分反应后,将乙、丙实验后的剩余物质倒在一个烧杯中,充分反应,然后将甲实验的剩余物倒入此烧杯,无气泡产生,下列说法正确的是( )
①最后烧杯中的溶液一定不是无色的;
②乙试管中,CuSO4溶液一定是过量的;
③乙、丙充分反应后的剩余物混合过程中,可能没有发生化学反应
④最后烧杯中的溶液,一定含有Al2(SO4)3,可能含有FeSO4;
⑤此实验可以验证三种金属的活动性顺序
A.①②④ B.①②⑤ C.②③④ D.①④⑤
23.兴趣小组按如图流程进行实验(每步均充分反应)。反应结束后,将烧杯内物质进行过滤,向滤渣中加入少量稀盐酸,无明显现象。下列说法不正确的是( )
A.滤渣中一定有Cu,一定没有Fe和Mg
B.滤液中的溶质一定有FeCl2、MgCl2和CuCl2
C.本实验可判断出铁、铜、镁的活动性顺序
D.两支试管混合后,固体总质量一定增加
24.兴趣小组按如图流程进行实验(每步均充分反应),反应结束后,将烧杯内物质进行过滤,向滤渣中加入少量稀盐酸,无明显现象,下列说法不正确的是( )
A.滤液中的溶质一定有FeCl2、ZnCl2和CuCl2
B.滤渣中一定有Cu,一定没有Fe和Zn
C.两支试管混合后,固体总质量一定增加
D.由实验可判断出铁、铜、锌的活动性顺序
25.天然气、液化石油气燃烧的化学方程式分别为CH4+2O2CO2+2H2O;C3H8+5O23CO2+4H2O.现有一套以天然气为燃料的灶具,要改为以液化石油气为燃料的灶具,应采取的措施是( )
A.燃料气和空气的进入量都减少
B.燃料气和空气的进入量都消失
C.减少燃料气进入量或增大空气进入量
D.增大燃料气进入量或减少空气进入量
二.填空题(共4小题)
26.为探究金属的化学性质,兴趣小组使用等质量分数的稀盐酸进行如图实验。
①A中反应的化学方程式是 ,由A、B反应的现象可推出Fe与Zn两种金属的活动性强弱是 。
②通过比较B、C的反应现象,不能得出铁、锌两种金属的活动性强弱,原因是 。
③充分反应后,B中固体全部消失,检验溶液中是否含有HCl,不可选择的药品是 。
A.Na2CO3 固体 B.AgNO3溶液 C.CuO D.铁粉
④A与C中分别放入等质量的铁片与铁粉,在图一中画出铁粉与稀盐酸反应时间与生成氢气的关系的图象。
27.向一定质量的Mg(NO3)2和Cu(NO3)2混合溶液中加入a克锌粉和铁粉的混合物,充分反应后过滤,得到不饱和的滤液和滤渣,将滤渣洗涤、干燥后再称量,发现质量仍为a克。则滤液中一定含有的溶质是 ;若忽略操作中的溶液损失,滤液中溶质的质量 (填“大于”、“小于”或“等于”)原混合溶液中溶质的质量。
28.某化学兴趣小组将一定质量的Fe和Zn的混合粉末加入AgNO3溶液中,充分反应后过滤,得到滤液和滤渣。
(1)若滤液呈无色,则发生的反应为 ,滤渣中一定含有的金属是 。
(2)若滤液呈浅绿色,则关于滤渣和滤液的说法正确的是 (填序号)。
A.向滤渣中加稀盐酸一定有气泡产生
B.滤渣中一定含有Ag
C.滤液中一定含有Fe(NO3)2和Zn(NO3)2,一定不含AgNO3
(3)小薇欲验证Fe、Zn、Ag三种金属的活动性强弱,选用如下试剂直接进行验证,其中不合理的是 (用序号填空)。
A.Zn、Ag、Fe2(SO4)3溶液
B.Fe、Zn、Ag、稀硫酸
C.Fe、Ag、Zn(NO3)2溶液
D.Fe、Zn(NO3)2溶液、AgNO3溶液
29.合金是由两种或两种以上的金属或金属与非金属熔合而成的具有金属特性的物质。查阅资料可知合金的熔点低于其中任何一种金属的熔点。下表是几种金属熔点的数据。
金属 锡 铅 锑
熔点/℃ 232 327 630
(1)铅锡合金具有导电性,该性质属于合金的 性质。
(2)如图表示铅锡合金的熔点随其中一种金属的质量分数变化的图像,则该图中横坐标表示 金属的质量分数。
(3)一般家用保险丝大都是用铅(不少于98%)和锑(0.3~1.5%)制成的合金,根据以上信息及生活经验判断该合金的熔点可能为 。
A.20~40℃
B.232~300℃
C.327~600℃
D.630~900℃
三.选择填充题(共1小题)
30.所谓合金,就是不同种金属(或金属与非金属)在熔化状态下形成的一种熔合物.
K Na Al Fe Cu
熔点(℃) 63.7 97.5 660 1535 1083
沸点(℃) 774 883 2200 3000 2595
根据上表中四种金属的熔沸点,判断其中能形成合金的是
A.Cu和K B.K和Na C.Fe和Na D. .
四.科学探究题(共3小题)
31.铜是一种不活泼的金属,但长期露置在潮湿的空气中会锈蚀生成“铜绿”[化学式:Cu2(OH)2CO3].某科研小组为探究铜绿生成的条件,并从已部分锈蚀的废铜屑中回收铜(假设不含其它杂质),实验设计如下:
(1)证明生成铜绿的条件除存在O2和H2O外,还必须有CO2.为“证明必须有CO2”需要进行以下实验中的 (填实验编号)。
(2)利用已部分锈蚀的废铜屑按照以下实验方案回收铜。
①已知铜绿受热分解为固体A、CO2和H2O,则步骤I中发生的反应类型有 。
②步骤Ⅱ中主要发生的化学反应方程式为 。
③若步骤Ⅱ所得铜中含有少Cu2O,你认为可能的原因是 (写一条即可)。
④若用CO还原16.0gCuO得到Cu和Cu2O混合物的质量为ag,则a的取值范围为 。
32.用如图所示装置完成以下实验.
(1)探究燃烧条件:若B处盛放木炭.
Ⅰ.先在A处通入氮气一段时间后,在B处加热,B、C处没有明显变化;
Ⅱ.待B处冷却至室温,在A处通入氧气一段时间后,B、C处没有明显变化;
Ⅲ.在A处继续通入氧气,然后在B处加热,发现木炭燃烧,C处变浑浊.
Ⅱ与Ⅲ对比,说明燃烧的条件之一是 .
(2)模拟工业炼铁:若B处盛放氧化铁粉末.在A处通入一氧化碳一段时间后,B处下方用喷灯加热,B处可观察到的现象为 ,发生反应的化学方程式为: ,尾气处理的方法为 .
(3)成分探究:小丽称取了m1g氧化铁粉末进行实验,充分反应后得到m2g黑色固体,经测定黑色固体为铁粉和四氧化三铁的混合物,则m2的取值范围是 (用m1表示).
(4)《自然》杂志刊载一种新的炼铁技术:通过电解熔融的氧化铁得到铁和另一种气体,该反应的化学方程式: ,该炼铁技术与上述炼铁技术相比的优点是 .
33.已知:镁在空气中燃烧生成氧化镁和氮化镁(Mg3N2),氮化镁与水反应生成氢氧化镁和氨气。
(1)写出氮化镁与水反应的化学方程式 ;
(2)a克镁在空气中完全燃烧生成固体的总质量m为 (用含a的式子表示m的取值范围);
(3)某学生对该混合物中氮化镁的质量分数进行测定,设计如下实验装置。
【查阅资料】Ⅰ.碱石灰是固体氧化钙和氢氧化钠的混合物,常用作干燥剂,不与NH3反应。
Ⅱ.2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4
Ⅲ.NH3是一种极易溶于水的气体。
【实验步骤】①检查装置的气密性;②精确称量镁在空气中燃烧后的固体5.00g放入锥形瓶中,称量装置C,连接好装置;③关闭活塞K,打开A中分液漏斗活塞,逐滴加入水,至样品恰好完全反应;④打开活塞K,鼓入空气;⑤再次称量装置C,装置C增重0.34g。
请回答:
(一)装置B的作用是 ;
(二)装置D的作用是 ;
(三)实验步骤④中鼓入空气的目的是 ;
(四)固体混合物中Mg3N2的质量分数为 ;
(五)实验证明此方法测定的结果偏低,可能原因是 (写一条)。
金属与酸、极值法的有关计算
参考答案与试题解析
一.选择题(共25小题)
1.所谓合金,就是不同种金属(也包括一些非金属)在熔化状态下形成的一种熔合物,根据下列四种金属的熔沸点,其中不能形成合金的是( )
Na Cu Al Fe
熔点 97.5.C 1083℃ 660℃ 1535℃
沸点 883℃ 2595℃ 2200℃ 3000℃
A.Cu和Na B.Fe与Cu C.Cu与Al D.Al与Na
【分析】由合金的形成可知,两种金属若能够形成合金,则熔点较高的金属的熔点不能大于大于熔点较低的金属的沸点.
【解答】解:A、由于金属Na的沸点较低,Cu的熔点高于Na的沸点,在铁熔化时温度达1535℃,而此时金属Na已变成气态,无法完成液态时混合,故Cu和Na不能形成合金。故A正确;
B、由于Fe的熔点低于Cu的沸点,两种金属能够形成合金,故B错误;
C、Cu的熔点低于Al的沸点,两种金属能形成合金。故选项错误;
D、Al的熔点低于Na的沸点,两种金属能形成合金。故选项错误;
故选:A。
【点评】本题考查了合金的形成条件,题目难度不大,注意制造合金时,两种金属必须都是液态才能制成合金,一种液态、一种气态不会转化成合金.
2.将一定量镁粉、铝粉、铁粉的混合物与足量的稀硫酸完全反应,生成0.4g氢气,则金属混合物的质量不可能为( )
A.4.8g B.7.4g C.9.2g D.11.2g
【分析】依据对金属与酸反应的规律的认识可知,三种金属中同质量时铝生成的氢气最多,铁生成的氢气最少,因此可采用极端假设的方法对反应的情况进行分析,从而得到金属混合物的取值范围;
【解答】设生成0.4g氢气时需要铝的质量是x,铁的质量是y;
2Al+3H2SO4═Al2(SO4)3+3H2↑
54 6
x 0.4g
x=3.6g
Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑
56 2
y 0.4g
y=11.2g
所以原混合物质量范围是大于3.6g小于11.2g;
故金属混合物的质量不可能为11.2g;
故选:D。
【点评】本题主要考查学生利用化学方程式进行计算的能力,解题的关键是要分析清楚要使金属混合物跟足量稀硫酸反应生成0.4g氢气,所需的金属的取值范围,主要是采用极端假设的方法完成。
3.10克混合物与足量盐酸充分反应后,有可能产生4.4克二氧化碳的是( )
A.K2CO3和MgCO3 B.Na2CO3和CaCO3
C.K2CO3和BaCO3 D.Na2CO3和K2CO3
【分析】本题可以用平均相对分子质量的方法进行求算。
【解答】解:设混合物的相对分子质量为x
MCO3+2HCl═MCl2+H2O+CO2↑
x 44
10g 4.4g
=
x=100
所以应该是对应的物质的相对分子质量有的大于100,有的小于100
A、碳酸钾的相对分子质量为138,而碳酸镁的相对分子质量为84.符合题意。
B、碳酸钠的相对分子质量为106,而碳酸钙的相对分子质量为100,不符合题意。
C、碳酸钾的相对分子质量为138,而碳酸钡的相对分子质量为197.不符合题意。
D、碳酸钠的相对分子质量为106,而碳酸钾的相对分子质量为138.不符合题意。
故选:A。
【点评】根据化学方程式计算时,第一要正确书写化学方程式,第二要使用正确的数据,第三计算过程要完整。
4.有一不纯的Na2CO3样品,杂质可能是K2CO3、CaCO3、FeCl3和NaCl中的一种或几种,取该样品10.6g,加入足量稀盐酸完全反应后得到无色溶液,同时产生4.4g气体,下列判断正确的是( )
A.杂质一定有FeCl3和CaCO3
B.杂质一定没有NaCl
C.杂质可能是K2CO3和NaCl组成的
D.杂质可能是K2CO3、CaCO3、NaCl组成的
【分析】氯化铁溶液为棕黄色,完全反应得到无色溶液,说明样品中无氯化铁,根据生成的二氧化碳可求得所需碳酸钠的质量,然后推测其他的成分。
【解答】解:氯化铁溶液为黄色,完全反应得到无色溶液,说明样品中无氯化铁,
设生成4.4g二氧化碳需要碳酸钠的质量为x。
Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2↑+H2O
106 44
x 4.4g
解得:x=10.6g
Na2CO3固体样品不纯,根据近似平均值法,其中混有的杂质一种产生二氧化碳的能力比碳酸钠强,另一种产生二氧化碳的能力比碳酸钠弱,可以通过比较碳酸根的含量来进行确定,在碳酸钠中,含碳酸根为×100%=56.6%,在碳酸钾中,含碳酸根为×100%=43.5%,在碳酸钙中,含碳酸根为×100%=60%,说明碳酸钾中含碳酸根量比碳酸钠低,碳酸钙含碳酸根量比碳酸钠中高,氯化钠中无碳酸根,因此杂质中一定含CaCO3,可能含K2CO3和NaCl中的一种或两种。
故选:D。
【点评】本题考查了混合物与盐酸反应生成二氧化碳来判断混合物的组成问题,完成此题,可以依据近似平均值法。
5.如图是铁与其他物质之间的性质关系(“—”表示相连物质间能发生反应,“→”表示两种物质间的转化关系,部分物质和反应条件已略去),下列有关说法正确的是( )
A.变化①的过程中,固体的质量逐渐减少
B.变化②中有银白色固体析出
C.变化③可通过细铁丝在空气中燃烧实现
D.变化④可能是:2Fe+6HCl═2FeCl3+3H2↑
【分析】A.变化①是铁与硫酸铜发生置换反应,据此解答;
B.变化②是铁与硝酸银发生置换反应,据此解答;
C.变化③是铁在氧气中点燃生成四氧化三铁,据此解答;
D.变化④可能是铁与酸反应置换出氢气,据此解答。
【解答】解:A.变化①是铁与硫酸铜发生置换反应,反应前固体质量是铁,反应后固体质量是铜,56份质量的铁置换出64份质量的铜,故固体质量逐渐增加,故错误;
B.变化②是铁与硝酸银发生置换反应,反应后有银白色固体析出,故正确;
C.变化③是铁在氧气中点燃生成四氧化三铁,铁丝在空气中不能反应,故错误;
D.变化④可能是铁与酸反应置换出氢气,但铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁,故错误。
故选:B。
【点评】本题考查学生对常见化学反应的掌握,难度系数低。
6.在一定量AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入铁粉,充分反应,下列相关变化曲线,一定不正确的是( )
A. B.
C. D.
【分析】根据金属活动性顺序可知,铁会先于硝酸银反应生成硝酸亚铁和银,然后再与硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜进行分析。
【解答】解:由金属活动性顺序可知,铁会先于硝酸银反应生成硝酸亚铁和银,然后再与硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜,所以
A、刚开始铜的质量为零,置换完银才会置换出铜,故A正确;
B、Fe与AgNO3和Cu(NO3)2的反应均使溶液质量变小,而硝酸根的质量不变,故硝酸根的质量分数先增大后不变,故B错误;
C、铁和硝酸银反应生成硝酸亚铁和银,每56份质量的铁会置换出216份质量的银,溶液质量减轻,铁和硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜,每56份质量的铁会置换出64份质量的铜,溶液质量也会减轻,但是没有前面减小的幅度大,故C正确;
D、铁刚与硝酸银反应生成硝酸亚铁和银,溶液中会出现银离子、亚铁离子、铜离子三种离子,然后会出现亚铁离子和铜离子,然后只剩下亚铁离子,故D正确。
故选:B。
【点评】学们要会利用金属活动顺序表设计实验,去验证金属的还原性强弱。氢前边的金属会与稀硫酸、盐酸反应,但氢后边的金属不会与稀硫酸、盐酸反应,前边的金属会把后边的金属从其盐溶液中置换出来。
7.如图所示,烧杯中盛有质量相等、质量分数相等的稀盐酸,天平调平后,同时向其中分别加入等质量的锌片和铁片,则从反应开始到金属完全反应的过程中,天平指针指向的变化是( )
A.向左偏 B.向右偏
C.先向左偏后向右偏 D.先向右偏后向左偏
【分析】根据金属与酸反应放出氢气的快慢和金属与酸反应放出氢气的多少,判断变化过程中天平指针会如何变化。
【解答】解:天平的指针总是偏向质量大的一方;在两边的金属都没反应完时,由于锌的活动性比铁强,锌与稀盐酸反应放出氢气的速率大于铁,因此,此段时间内,加铁一边因放出氢气的速度慢而质量大,天平指针偏向加铁一边即偏向图中的右边;当金属锌完全反应后,图中天平左边的质量不再减小,而铁继续与稀盐酸反应,最终放出氢气的多少将决定天平指针的偏转,根据金属与酸反应放出氢气的质量=×金属质量,可判断两种金属都完全反应后,铁与盐酸放出氢气的质量大于等质量的锌与盐酸反应放出氢气的质量,所以,天平左边加锌的一端因放出氢气质量少而质量大于加铁的右边,天平指针最终将偏向加锌的左边;
综上所述,天平指针就先右偏后向左;
故选:D。
【点评】金属与酸反应放出氢气的快慢与金属的活动性有关,而放出氢气的多少与金属的相对质量有关。
8.两个烧杯中装有等质量的金属锌和镁,然后分别逐渐加入同浓度的稀硫酸,产生氢气的质量与加入硫酸的质量关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.a点时,两个烧杯中的酸都恰好完全反应
B.b点时,两个烧杯中产生氢气的质量相同
C.c点时,两个烧杯中的金属都已反应完
D.d点时,两个烧杯中都有金属剩余
【分析】根据镁、锌金属活动性均比氢强,均能与稀硫酸反应,等质量的金属锌和镁,分别逐渐加入同浓度的稀硫酸,由生氢气的质量与加入硫酸的质量关系图,最终镁产生的氢气质量多,进行分析判断。
【解答】解:A、a点时,镁与稀硫酸恰好完全反应,锌早已完全反应,故选项说法错误。
B、b点时,镁产生的氢气多,锌产生的氢气质量少,故选项说法错误。
C、c点时,锌与稀硫酸恰好完全反应,镁还没有完全反应,故选项说法错误。
D、d点时,锌与镁均还没有完全反应,两个烧杯中都有金属剩余,故选项说法正确。
故选:D。
【点评】本题难度不大,理解产生氢气的质量与加入硫酸的质量关系图的含义,掌握金属的化学性质是正确解答本题的关键。
9.等质量的镁、铁、锌三种金属分别与足量稀硫酸反应,下列图像能正确表示产生氢气的质量与反应时间关系的是( )
A.
B.
C.
D.
【分析】金属活动性顺序中,排在氢前面的金属,能和稀盐酸或稀硫酸反应生成盐和氢气,排在前面的金属,能把排在后面的金属从它的盐溶液中置换出来,并且金属越活泼,越容易和盐反应。
【解答】解:镁比锌活泼,锌比铁活泼,因此镁反应时间最短,铁反应时间最长。
镁、铁、锌三种金属完全反应,相对原子质量依次递增,因此镁反应生成氢气最多,锌反应生成氢气最少。
由以上分析可知,A图符合题意。
故选:A。
【点评】会利用金属活动顺序表分析实验,氢前边的金属会与稀硫酸、盐酸反应,但氢后边的金属不会与稀硫酸、盐酸反应,前边的金属会把后边的金属从其盐溶液中置换出来。
10.有等质量的镁和铁,前者放入质量分数为10%的稀硫酸中,后者放入质量分数为10%的稀盐酸中,产生氢气的质量随时间变化曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.镁和铁中至少有一种剩余
B.消耗的稀硫酸和稀盐酸质量相等
C.消耗铁的质量一定大于消耗镁的质量
D.产生氢气的质量相等
【分析】本题通过图象分析得出二者生成氢气的质量相等,给出一个方便计算的特殊数值,例如氢气的相对分子质量为2,可设制取2g氢气,然后分别计算所需镁、铁、稀硫酸、稀盐酸的质量,便可得出答案。
【解答】解:设制取2g氢气需要镁的质量为x,设制取2g氢气需要铁的质量为x,
需稀硫酸的质量为z; 需稀盐酸的质量为m
Mg+H2SO4═MgSO4+H2↑ Fe+2HCl═FeCl2+H2↑
24 98 2 56 73 2
x z×10% 2g y m×10% 2g
=; = =; =
解之得:x=24g; z=980g y=56g; m=730g
由上面的计算可知:要想制取相同质量的氢气(2g),需要镁的质量是24g,而需要铁的质量为56g。而题目中指出是相同质量的金属,假设制取2g氢气,需56g铁,因此镁的质量也是56g故镁有剩余:56g﹣24g=32g故A、C的说法是正确的,需要稀硫酸和稀盐酸的质量不相等,故B的说法是错误的。
D、由题目图中可以看出当镁和铁完全反应时,对应纵座标所指相同,故二者生成氢气的质量相等,故D的说法是正确的。
由于题目要求选出错误的,
故选:B。
【点评】题目中没有给出具体的数据,这类题目可以给出一个方便计算的特殊数值,例如物质的相对分子质量等。
11.三个烧杯中分别装有等质量的金属铁、锌和铝,然后分别逐滴加入同浓度的盐酸,下列能正确反映产生氢气的质量与加入盐酸的质量关系的是( )
A. B.
C. D.
【分析】金属活动性顺序中,排在氢前面的金属,能和稀盐酸或稀硫酸反应生成盐和氢气,排在前面的金属,能把排在后面的金属从它的盐溶液中置换出来,并且金属越活泼,越容易和盐反应。
【解答】解:反应的盐酸质量相等时,生成氢气质量相等,最终铝反应生成的氢气最多,锌反应生成的氢气最少,A图中的数据符合题意。
故选:A。
【点评】会利用金属活动顺序表分析实验,氢前边的金属会与稀硫酸、盐酸反应,但氢后边的金属不会与稀硫酸、盐酸反应,前边的金属会把后边的金属从其盐溶液中置换出来。
12.如图所示的四个图象,分别对应四种过程,其中正确的是( )
A.表示向等质量的锌粉和铁粉中分别加入溶质质量分数相同的稀硫酸
B.表示向等质量、等质量分数的稀硫酸中分别加入过量的锌粉和铁粉
C.表示向等质量、等质量分数的稀硫酸中分别加入过量的铝粉和铁粉
D.表示向等质量的铝粉和铁粉中分别加入溶质质量分数相同的稀硫酸
【分析】根据金属的化学性质,要注意过量的是酸还是金属,结合题意、图象,进行分析判断。
【解答】解:A、向等质量的锌粉和铁粉中分别加入溶质质量分数相同的稀硫酸,若消耗硫酸相同,则生成氢气质量相同,故开始两斜线重合,后因硫酸过量,铁消耗硫酸多,生成氢气多,拐点高些,故选项图象错误。
B、向等质量、等质量分数的稀硫酸中分别加入过量的锌粉和铁粉,因为酸的量相同,金属过量,故生成的氢气应该相等,锌的活动性比铁强,故反应速率快,反应时间短;故选项图象错误。
C、向等质量、等质量分数的稀硫酸中分别加入过量的铝粉和铁粉,因为酸的量相同,金属过量,故生成的氢气应该相等,生成等质量的氢气,消耗的铁的质量多,故选项图象错误。
D、向等质量的铝粉和铁粉中分别加入溶质质量分数相同的稀硫酸,若消耗硫酸相同,则生成氢气质量相同,故开始两斜线重合,后因稀硫酸过量,铝消耗硫酸多,生成氢气多,拐点高些,故选项图象正确。
故选:D。
【点评】本题是一道图象坐标与化学知识相结合的综合题,解题的关键是结合金属的活动性,正确分析各变化的过程,注意分析坐标轴表示的意义、曲线的起点、折点及变化趋势,进而确定正确的图象。
13.将质量相等的甲、乙两种金属分别放入到质量分数相同的足量稀盐酸中(甲、乙两种金属元素化合价均为+2价),经实验测定并绘制出生成氢气的质量与反应时间的关系(见图)。分析图像得到的以下结论中,不正确的是( )
A.金属乙比金属甲活泼
B.金属乙比金属甲的相对原子质量小
C.金属甲比金属乙反应消耗的盐酸多
D.金属甲可能是铁,金属乙可能是锌
【分析】根据金属和酸溶液反应的图象可以得出:①得到的氢气的多少②金属的活动性强弱:反应过程需要的时间越短说明该金属的活动性越强③如果这两种金属元素在化合物中的化合价相同,根据氢气的多少可以判断金属的相对原子质量的大小:相对原子质量越大的得到的氢气越少,相对原子质量越小的得到的氢气越多。
【解答】解:A、由图像可知,金属乙与盐酸反应需要的时间短,说明金属乙的活动性比金属甲强,金属乙比金属甲活泼,故选项说法正确。
B、题中没有说明甲和乙在化合物中的化合价的高低,所以无法判断它们的相对原子质量的大小,故选项说法不正确。
C、生成的氢气全部来自于盐酸,金属甲比金属乙生成的氢气多,则金属甲比金属乙反应消耗的盐酸多,故选项说法正确。
D、相同质量的铁和锌与稀盐酸反应,锌反应快但生成的氢气少,铁反应慢但生成的氢气多,所以金属甲可能是铁,金属乙可能是锌,故选项说法正确。
故选:B。
【点评】主要考查了金属和酸溶液的反应的图象从中可以得到什么样的信息,从而培养学生分析问题、解决问题的能力,加强学生对金属活动性顺序的理解。
14.现有等质量的甲、乙两种金属,分别放入溶质质量分数相同的足量稀硫酸中,产生氢气的质量与时间的关系如图(已知甲、乙在生成物中的化合价均为+2价)。则下列说法不正确的是( )
A.生成氢气的质量:甲>乙
B.相对原子质量:甲>乙
C.金属活泼性:乙>甲
D.消耗稀硫酸的质量:甲>乙
【分析】根据题意,等质量的甲、乙两种金属分别加入到足量的稀硫酸中(甲、乙在生成物中的化合价均为+2 价),金属活动性越强,产生氢气的速率越快;相对原子质量越小产生的氢气越多,结合图示进行分析判断。
【解答】解:A、由图可知,甲和硫酸反应产生的氢气质量大于乙,故选项说法正确。
B、等质量的甲、乙两种金属,分别与足量稀硫酸反应生成正二价金属硫酸盐和氢气,由于化合价相同,产生的氢气质量与金属的相对原子质量成反比,产生氢气质量越多,说明该金属的相对原子质量越小,则甲的相对原子质量小于乙,故选项说法错误。
C、至完全反应,乙用的时间少,甲用的时间多,由金属的活动性越强,与酸反应的速率越快,则乙的金属活动性大于甲,故选项说法正确。
D、由质量守恒定律可知,氢气中的氢元素全部来源于硫酸,产生的氢气越多,消耗的硫酸就越多,则甲消耗稀硫酸的质量大于乙,故选项说法正确。
故选:B。
【点评】本题难度不大,掌握金属的化学性质、明确确定金属的活动性顺序、金属的相对原子质量的方法是正确解答本题的关键。
15.将等质量的镁、铁、锌,分别放入三份质量分数相同的稀盐酸中,反应生成的氢气质量与反应时间的关系如图所示。根据图中信息,下列判断不正确的是( )
A.由图可知金属活动性顺序是:x>y>z
B.由图可知相对原子质量:y>z>x
C.镁一定过量
D.由图可知锌和铁一定反应完
【分析】根据三种金属的化合价、金属的质量都相等,完全反应放出氢气的质量与金属的相对原子质量成反比,即产生氢气多的相对原子质量小进行分析。
【解答】解:观察图象可知,三种金属反应的速率x>y>z,判断出三种金属的活动性顺序为x>y>z,从而得知x为镁,y为锌,z为铁。相同质量的三种金属完全参加反应,应该是镁消耗的酸最多,铁次之,锌最少,但图中铁产生氢气最多,即消耗稀盐酸最多;镁、锌产生氢气一样多,即消耗稀盐酸一样多,所以镁过量。
A、依据相同时间内,x生成的氢气最多,z生成的氢气最少,所以金属活动性顺序是:x>y>z,故A错误;
B、依据相同时间内,x生成的氢气最多,z生成的氢气最少,所以x是镁,y是锌,z是铁,所以相对原子质量是y>z>x,故B正确;
C、镁一定过量,故C正确;
D、镁、锌产生氢气一样多,即消耗稀盐酸一样多,故镁过量,但锌无法确定,故D错误。
故选:D。
【点评】本题主要考查金属的化学性质等,注意理解三种金属的化合价、金属的质量都相等,完全反应放出氢气的质量与金属的相对原子质量成反比,即产生氢气多的相对原子质量小。
16.向盛有一定质量未打磨铝片的烧杯中,慢慢加入一定浓度的稀盐酸(不考虑水分蒸发)。下列图像不能正确反映其对应变化关系的是( )
A. B.
C. D.
【分析】稀盐酸和氧化铝反应生成氯化铝和水,和铝反应生成氯化铝和氢气。
【解答】解:A、稀盐酸先和氧化铝反应,因此开始一段时间不产生氢气,该选项正确。
B、稀盐酸和氧化铝反应生成氯化铝和水,反应后溶液质量增大,和铝反应生成氯化铝和氢气,反应后溶液质量增大,并且比和氧化铝反应溶液质量增大幅度减小,完全反应后继续加入稀盐酸,溶液质量继续增大,该选项正确。
C、稀盐酸和氧化铝反应生成氯化铝和水,反应后固体质量减小,和铝反应生成氯化铝和氢气,反应后固体质量减小,最终减小至0,该选项正确。
D、稀盐酸和氧化铝反应生成氯化铝和水,和铝反应生成氯化铝和氢气,反应的化学方程式及其质量关系:
2Al+6HCl═2AlCl3+3H2↑
219 267
Al2O3+6HCl═2AlCl3+3H2O
219 267
由以上质量关系可知,反应的盐酸质量相等时,生成氯化铝质量相等,该选项不正确。
故选:D。
【点评】本题主要考查物质的性质,解答时要根据各种物质的性质,结合各方面条件进行分析、判断,从而得出正确的结论。
17.将质量相等的Mg、Al、Zn三种金属分别放入质量和质量分数均相等的三份稀硫酸中,反应结束后,生成氢气的质量关系不可能的是( )
A. B.
C. D.
【分析】金属活动性顺序中,排在氢前面的金属,能和稀盐酸或稀硫酸反应生成盐和氢气,排在前面的金属,能把排在后面的金属从它的盐溶液中置换出来。
【解答】解:A、如果稀硫酸都不足,生成氢气质量决定于硫酸,即稀硫酸不足时生成氢气质量相等,该选项对应关系有可能;
B、如果稀硫酸都过量,生成氢气质量决定于金属单质,镁、铝、锌与稀硫酸反应的化学方程式及其质量关系:
Mg+H2SO4═MgSO4+H2↑,
24 98 2
2Al+3H2SO4═Al2(SO4)3+3H2↑,
54 294 6
Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑,
65 98 2
由以上质量关系可知,等质量的金属单质完全反应时,铝反应生成氢气质量最大,锌反应生成氢气质量最小,该选项对应关系有可能;
C、无论金属单质质量、稀硫酸质量是多少,不能出现铝反应生成氢气质量最大,镁和锌反应生成氢气质量相等的情况,该选项对应关系没有可能;
D、假如稀硫酸恰好和镁反应,那么铝过量,铝、镁消耗硫酸质量相同,产生氢气质量相同;而锌与稀硫酸反应时,稀硫酸过量,实际消耗硫酸质量小,产生氢气质量小,该选项对应关系有可能。
故选:C。
【点评】要会利用金属活动顺序表分析实验,氢前边的金属会与稀硫酸、盐酸反应,但氢后边的金属不会与稀硫酸、盐酸反应,前边的金属会把后边的金属从其盐溶液中置换出来。
18.将质量相等的镁、铝、铁三种金属分别放入质量和质量分数均相等的三份稀硫酸中,反应结束后,生成氢气的质量关系如图所示。则下列说法中正确的是( )
A.铝可能有剩余
B.硫酸一定完全反应
C.铁一定完全反应
D.参加反应的镁的质量最少
【分析】通过图象可知镁、铝、铁三种金属与酸反应的速率和生成氢气的质量,由此可推出金属活动性顺序,并结合化学方程式的计算可推出金属和酸的用量问题。
【解答】解:A、因为三种金属生成的氢气质量相等,结合生成的氢气质量=×金属的质量,可知:镁、铝一定过量,铁可能反应完,故A结论正错误;
B、由图象可知最终镁、铝、铁三种金属生成的氢气质量相等,因为参加反应的稀硫酸的质量是相等的,所以硫酸都已完全反应,故B结论正确;
C、由上述分析可知:镁、铝一定过量,铁可能反应完,故C结论错误;
D、因为三种金属生成的氢气质量相等,结合生成的氢气质量=×金属的质量,消耗三种金属铁的质量最大,铝的质量最小,故D结论错误。
故选:B。
【点评】本题考查金属与酸反应的有关知识,综合性较强,不仅需要根据图象和题意分析出直接信息,还需要根据计算得出用量问题。
19.甲、乙两烧杯内盛有等质量、等质量分数的盐酸。将镁逐渐加入甲烧杯,铁逐渐加入乙烧杯,测量加入的金属质量m和相应的烧杯内物质质量变化量△m,画出△M﹣m曲线oac和obc的示意图,如图所示。根据图中信息,下列说法错误的是( )
A.m1:m2=7:3
B.m1﹣△M1=m2﹣△M2
C.曲线oac表示的是甲烧杯中△M与m的变化关系
D.当乙烧杯内加入铁的质量为m1时,溶液中溶质不止一种
【分析】镁与稀盐酸反应生成氯化镁和氢气,铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,反应的化学方程式分别是Mg+2HCl═MgCl2+H2↑、Fe+2HCl═FeCl2+H2↑,甲、乙两烧杯内盛有等质量、等质量分数的盐酸,随着金属的加入,至完全反应,△M不再改变,据此结合题意,进行分析判断。
【解答】解:镁与稀盐酸反应生成氯化镁和氢气,铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,反应的化学方程式分别是Mg+2HCl═MgCl2+H2↑、Fe+2HCl═FeCl2+H2↑。
Mg+2HCl═MgCl2+H2↑△M1
24 2 24﹣2=22
Fe+2HCl═FeCl2+H2↑△M2
56 2 56﹣2=54
A、由图示,m1、m2时金属与稀盐酸完全反应,由反应的化学方程式可知,参加反应的稀盐酸的质量相同时,此时消耗的镁与铁的质量比为24:56=3:7,故选项说法错误。
B、由题意,m1﹣△M1、m2﹣△M2即为金属质量与烧杯内物质质量变化量的差值,即生成氢气的质量,由反应的化学方程式,参加反应的盐酸的质量相等,则生成氢气的质量相等,即m1﹣△M1=m2﹣△M2,故选项说法正确。
C、由A选项的分析,完全反应时消耗的镁的质量少,则曲线oac表示的是甲烧杯中△M与m的变化关系,故选项说法正确。
D、当乙烧杯内加入铁的质量为m1时,稀盐酸有剩余,溶液中溶质不止一种,为氯化亚铁和HCl,故选项说法正确。
故选:A。
【点评】本题难度较大,理解△M与△M﹣m的含义、熟练掌握金属的化学性质并能灵活运用是正确解答本题的关键。
20.某科学兴趣小组,为验证Fe、Ag、Cu三种金属活动性顺序,设计了如图所示的4种实验方案。其中不能达到目的的是( )
A. B.
C. D.
【分析】根据金属活动顺序表的应用分析实验方案。氢前边的金属会与稀硫酸、盐酸反应,但氢后边的金属不会与稀硫酸、盐酸反应;前边的金属会把后边的金属从其盐溶液中置换出来。
【解答】解:由金属活动顺序表的应用可知;
A、铁能硫酸铜反应,说明铁>铜,银不能与硫酸铜反应,说明铜>银,从而证明铁>铜>银,故A能达到目的;
B、铜不能与硫酸亚铁反应,说明铁>铜,铜能与硝酸银反应,说明铜>银,从而证明铁>铜>银,故B能达到目的;
C、铁能与硝酸银反应,说明铁>银,铜能与硝酸银反应,说明铜>银,但是不能说明铁与铜的活动性顺序,故C不能达到目;
D、铜不能与盐酸反应,说明氢>铜,铁能与盐酸反应,说明铁>氢,铜能与硝酸银反应,说明铜>银,从而说明铁>铜>银,故D能达到目的。
故选:C。
【点评】本题考查了金属活动性顺序的应用。完成此题,可以依据金属活动性顺序及其意义进行。同学们要会利用金属活动顺序表设计实验,去验证金属的活动性强弱。
21.小柯为比较Mg、Fe、Cu三种金属的活动性顺序,进行了如图甲所示的实验,实验后把两试管中的物质倒入烧杯中(如图乙),发现烧杯内的红色固体明显增多,充分反应后过滤,滤液中含有的金属离子可能是( )
A.Mg2+ B.Mg2+、Fe2+和Cu2+
C.Fe2+和Cu2+ D.Fe2+
【分析】在金属活动性顺序中,氢前的金属能与酸反应生成氢气,金属的位置越靠前,与酸反应生成氢气的速率越大,位置在前的金属能将位于其后的金属从其盐溶液中置换出来,据此分析判断。
【解答】解:由于镁的活动性大于铁,铁不能与硫酸镁反应;铁的活动性大于铜,铁能将铜从其溶液中置换出来,由题意可知,实验后把两试管中的物质倒入烧杯中(如图乙)发现烧杯内的红色固体明显增多,说明了②中的铁完全反应了,①中的铁又与硫酸铜发生了反应。则滤液中含有的金属离子一定有Mg2+和Fe2+,可能有Cu2+。
故选:B。
【点评】答这类题目时,首先,要熟记和理解金属活动性顺序及其应用,以及与之相关的知识等;然后,根据所给的实验、问题情景等,结合所学的相关知识和技能,细心地进行探究、推理,最后,按照题目的要求,认真地进行选择或解答即可。
22.按如图所示时行实验,充分反应后,将乙、丙实验后的剩余物质倒在一个烧杯中,充分反应,然后将甲实验的剩余物倒入此烧杯,无气泡产生,下列说法正确的是( )
①最后烧杯中的溶液一定不是无色的;
②乙试管中,CuSO4溶液一定是过量的;
③乙、丙充分反应后的剩余物混合过程中,可能没有发生化学反应
④最后烧杯中的溶液,一定含有Al2(SO4)3,可能含有FeSO4;
⑤此实验可以验证三种金属的活动性顺序
A.①②④ B.①②⑤ C.②③④ D.①④⑤
【分析】根据金属活动性铝>铁>氢>铜,结合实验现象分析各个题目信息,最后加入硫酸没有气泡,说明没有铁、铝的存在,然后据此分析回答此题。
【解答】解:①根据加入甲后没有气泡产生,可以推出,铝和铁没有剩余,因此可以得出硫酸铜将铁和铝全部消耗完毕,因此一定存在硫酸亚铁,溶液为绿色,所以①正确;
②根据铝和铁没有剩余,可知硫酸铜一定与铁和铝发生置换反应,将铝和铁全部消耗完毕,因此乙中硫酸铜过量,才能消耗丙中剩余的铝或者生成的铁,②正确;
③乙中硫酸铜过量,而丙中不管剩余了未反应的铝还是置换出的铁,都能与硫酸铜反应,所以混合一定发生反应,③错误;
④在乙中铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,硫酸铜过量,才能将铝和铁全部消耗掉,而要保证铝和铁被消耗完毕,就不会发生铝将硫酸亚铁置换为铁和硫酸铝的反应,因为此时就有剩余的铁,加入硫酸后,就有气泡产生,因此剩余溶液中也一定存在硫酸亚铁,④错误;
⑤甲可知铜弱于氢,乙可以得出铁强于铜,丙可以得出铝强于铁,所以可以验证金属活动性,⑤正确;
故选:B。
【点评】在解此类题时,首先要将题中的知识认知透,然后结合学过的知识进行解答。
23.兴趣小组按如图流程进行实验(每步均充分反应)。反应结束后,将烧杯内物质进行过滤,向滤渣中加入少量稀盐酸,无明显现象。下列说法不正确的是( )
A.滤渣中一定有Cu,一定没有Fe和Mg
B.滤液中的溶质一定有FeCl2、MgCl2和CuCl2
C.本实验可判断出铁、铜、镁的活动性顺序
D.两支试管混合后,固体总质量一定增加
【分析】根据金属的活动性强弱是镁>铁>铜,在进行实验时,铁不能与氯化镁反应,铁能与氯化铜反应生成了氯化亚铁和铜,反应结束后,将烧杯内物质进行过滤,向滤渣中加入少量稀盐酸,无明显现象,说明了铁没有剩余进行分析。
【解答】解:金属的活动性强弱是镁>铁>铜,在进行实验时,铁不能与氯化镁反应,镁能与氯化铜反应生成了氯化镁和铜,反应结束后,将烧杯内物质进行过滤,向滤渣中加入少量稀盐酸,无明显现象,说明了铁没有剩余,所以:
A、由上述分析可知,滤渣中一定有Cu,一定没有Fe和Mg,故A正确;
B、由上述分析可知,滤液中的溶质一定有FeCl2、MgCl2,可能含有CuCl2,故B错误;
C、根据铁不能与氯化镁反应,能与氯化铜反应,可以判断出铁、铜、镁的活动性顺序,故C正确;
D、由于每56份质量的铁能置换出64份质量的铜,所以两支试管混合后,固体总质量一定增加,故D正确。
故选:B。
【点评】本题难度不是很大,熟练掌握金属的化学性质、确定能发生的反应是正确解答此类题的关键。
24.兴趣小组按如图流程进行实验(每步均充分反应),反应结束后,将烧杯内物质进行过滤,向滤渣中加入少量稀盐酸,无明显现象,下列说法不正确的是( )
A.滤液中的溶质一定有FeCl2、ZnCl2和CuCl2
B.滤渣中一定有Cu,一定没有Fe和Zn
C.两支试管混合后,固体总质量一定增加
D.由实验可判断出铁、铜、锌的活动性顺序
【分析】金属的活动性强弱是锌>铁>铜,在进行实验时,铁不能与氯化锌反应,铁能与氯化铜反应生成了氯化亚铁和铜,反应结束后,将烧杯内物质进行过滤,向滤渣中加入少量稀盐酸,无明显现象,说明了铁没有剩余,据此分析判断有关的说法。
【解答】解:由于金属的活动性强弱是:锌>铁>铜,在进行实验时,铁不能与氯化锌反应,能与氯化铜反应生成了氯化亚铁和铜,反应结束后,将烧杯内物质进行过滤,向滤渣中加入少量稀盐酸,无明显现象,说明了铁没有剩余,滤渣中一定有Cu,一定没有Fe和Zn。所以:
A、由上述分析可知,滤液中的溶质一定有FeCl2、ZnCl2,可能含有CuCl2,说法不正确;
B、由上述分析可知,滤渣中一定有Cu,一定没有Fe和Zn,故说法正确;
C、由于每56份质量的铁能置换出64份质量的铜,所以两支试管混合后,固体总质量一定增加,故说法正确;
D、根据铁不能与氯化锌反应,说明金属活动性锌>铁;能与氯化铜反应,说明金属活动性铁>铜;可以判断出铁、铜、锌的活动性顺序,故说法正确;
故选:A。
【点评】本题难度不是很大,熟练掌握金属的化学性质、确定能发生的反应是正确解答此类题的关键。
25.天然气、液化石油气燃烧的化学方程式分别为CH4+2O2CO2+2H2O;C3H8+5O23CO2+4H2O.现有一套以天然气为燃料的灶具,要改为以液化石油气为燃料的灶具,应采取的措施是( )
A.燃料气和空气的进入量都减少
B.燃料气和空气的进入量都消失
C.减少燃料气进入量或增大空气进入量
D.增大燃料气进入量或减少空气进入量
【分析】根据天然气、液化石油气燃烧的化学方程式,1分子的天然气燃烧需要2分子氧气,而1分子液化石油气燃烧需要5分子氧气,由此可得知相同体积的液化石油气完全燃烧需要消耗氧气的体积大于相同体积的天然气,从而判断改为液化石油气时为保证气体完全燃烧对灶具所需要做的改动.
【解答】解:相同情况下,气体体积相同所含分子数相同;根据反应的化学方程式,相同分子即同体积的天然气、液化石油气完全燃烧,液化石油气需要更多的氧气;为确保液化石油气完全燃烧所需要的氧气量充分,需要把以天然气为燃料的灶具的燃料进气量减少或增大空气进入量。
故选:C。
【点评】化学方程式可以表示参加反应的各物质的微粒间个数关系,即化学方程式中各物质前的化学计量数.
二.填空题(共4小题)
26.为探究金属的化学性质,兴趣小组使用等质量分数的稀盐酸进行如图实验。
①A中反应的化学方程式是 Fe+2HCl═FeCl2+H2↑ ,由A、B反应的现象可推出Fe与Zn两种金属的活动性强弱是 锌比铁活泼 。
②通过比较B、C的反应现象,不能得出铁、锌两种金属的活动性强弱,原因是 金属形状不同 。
③充分反应后,B中固体全部消失,检验溶液中是否含有HCl,不可选择的药品是 B 。
A.Na2CO3 固体 B.AgNO3溶液 C.CuO D.铁粉
④A与C中分别放入等质量的铁片与铁粉,在图一中画出铁粉与稀盐酸反应时间与生成氢气的关系的图象。
【分析】金属活动性顺序中,排在氢前面的金属,能和稀盐酸或稀硫酸反应生成盐和氢气,排在前面的金属,能把排在后面的金属从它的盐溶液中置换出来。
【解答】解:①A中铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,反应的化学方程式是:Fe+2HCl═FeCl2+H2↑;
A、B反应的现象:锌片产生气泡比铁片快,可推出Fe与Zn两种金属的活动性强弱是锌比铁活泼。
故填:Fe+2HCl═FeCl2+H2↑;锌比铁活泼。
②通过比较B、C的反应现象,不能得出铁、锌两种金属的活动性强弱,原因是金属形状不同。
故填:金属形状不同。
③充分反应后,B中固体全部消失,检验溶液中是否含有HCl,不可选择的药品是B,是因为锌和稀盐酸反应生成的氯化锌也能和硝酸银反应生成白色沉淀。
故填:B。
④A与C中分别放入等质量的铁片与铁粉,铁粉和盐酸接触面积比铁片大,反应速率较快,铁粉与稀盐酸反应时间与生成氢气的关系的图象如下所示:
【点评】要会利用金属活动顺序表分析实验,氢前边的金属会与稀硫酸、盐酸反应,但氢后边的金属不会与稀硫酸、盐酸反应,前边的金属会把后边的金属从其盐溶液中置换出来。
27.向一定质量的Mg(NO3)2和Cu(NO3)2混合溶液中加入a克锌粉和铁粉的混合物,充分反应后过滤,得到不饱和的滤液和滤渣,将滤渣洗涤、干燥后再称量,发现质量仍为a克。则滤液中一定含有的溶质是 硝酸镁、硝酸锌、硝酸亚铁 ;若忽略操作中的溶液损失,滤液中溶质的质量 等于 (填“大于”、“小于”或“等于”)原混合溶液中溶质的质量。
【分析】金属活动性顺序中,排在氢前面的金属,能和稀盐酸或稀硫酸反应生成盐和氢气,排在前面的金属,能把排在后面的金属从它的盐溶液中置换出来。
【解答】解:向一定质量的Mg(NO3)2和Cu(NO3)2混合溶液中加入a克锌粉和铁粉的混合物,硝酸铜先和锌反应生成硝酸锌和铜,反应后滤渣质量减小,后和铁反应生成硝酸亚铁和铜,反应后滤渣质量增大,充分反应后过滤,得到不饱和的滤液和滤渣,将滤渣洗涤、干燥后再称量,发现质量仍为a克,说明锌完全反应,铁部分或全部反应,则滤液中一定含有的溶质是硝酸镁、硝酸锌、硝酸亚铁;若忽略操作中的溶液损失,滤液中溶质的质量等于原混合溶液中溶质的质量。
故答案为:硝酸镁、硝酸锌、硝酸亚铁;等于。
【点评】会利用金属活动顺序表分析实验,氢前边的金属会与稀硫酸、盐酸反应,但氢后边的金属不会与稀硫酸、盐酸反应,前边的金属会把后边的金属从其盐溶液中置换出来。
28.某化学兴趣小组将一定质量的Fe和Zn的混合粉末加入AgNO3溶液中,充分反应后过滤,得到滤液和滤渣。
(1)若滤液呈无色,则发生的反应为 Zn+2AgNO3=Zn(NO3)2+2Ag ,滤渣中一定含有的金属是 Ag、Fe 。
(2)若滤液呈浅绿色,则关于滤渣和滤液的说法正确的是 B (填序号)。
A.向滤渣中加稀盐酸一定有气泡产生
B.滤渣中一定含有Ag
C.滤液中一定含有Fe(NO3)2和Zn(NO3)2,一定不含AgNO3
(3)小薇欲验证Fe、Zn、Ag三种金属的活动性强弱,选用如下试剂直接进行验证,其中不合理的是 AC (用序号填空)。
A.Zn、Ag、Fe2(SO4)3溶液
B.Fe、Zn、Ag、稀硫酸
C.Fe、Ag、Zn(NO3)2溶液
D.Fe、Zn(NO3)2溶液、AgNO3溶液
【分析】(1)根据金属活动性Zn>Fe>Ag,则将 Fe 和Zn 的混合粉末加入 AgNO3溶液中,Zn先与AgNO3反应生成Zn(NO3)2与Ag,反应完后,Fe与AgNO3反应生成Fe(NO3)2与Ag进行分析;
(2)根据铁与硝酸银反应生成硝酸亚铁,Zn与Fe均与硝酸银发生反应,则反应后滤渣中一定含有Ag进行分析;
(3)根据将锌放入硫酸铁溶液中,观察到锌表面有固体析出,得出金属活动性Zn>Fe,将银放入硫酸铁溶液中,观察到无明显的反应现象,将Fe、Ag分别放入硝酸锌溶液中,观察到均无明显的现象进行分析。
【解答】解:(1)金属活动性Zn>Fe>Ag,则将 Fe 和Zn 的混合粉末加入 AgNO3溶液中,Zn先与AgNO3反应生成Zn(NO3)2与Ag,反应完后,Fe与AgNO3反应生成Fe(NO3)2与Ag,硝酸亚铁的溶液为浅绿色,若反应后溶液为无色,则说明Fe没有参与反应,只发生反应Zn+2AgNO3=Zn(NO3)2+2Ag;故反应后滤渣中含有一定Ag、Fe;
(2)A、反应后溶液呈浅绿色,则溶液中含有硝酸亚铁,所以Zn完全反应完后,铁与硝酸银反应生成硝酸亚铁,若硝酸银过量,则反应后固体中只有Ag,银不能与稀盐酸反应产生氢气,故A错误;
B、根据上述分析可知Zn与Fe均与硝酸银发生反应,则反应后滤渣中一定含有Ag,故B正确;
C、实验中Zn、Fe均与硝酸银反应,若硝酸银过量,则反应后溶液的溶质为Fe(NO3)2、Zn(NO3)2、AgNO3,则滤液中可能含有AgNO3,故C错误;
故选:B;
(3)A、应该用锌、银和硫酸亚铁溶液反应,不是硫酸铁溶液,故A不正确;
B、将Fe、Zn、Ag三种金属分别加入到稀硫酸中,观察到Fe、Zn能与稀硫酸反应产生气泡,且Zn反应产生的气泡速率较快,则金属活动性Zn>Fe>H;观察到Ag不与稀硫酸反应,则金属活动性H>Ag,综上得出金属活动性Zn>Fe>Ag,故B正确;
C、将Fe、Ag分别放入硝酸锌溶液中,观察到均无明显的现象,则得出金属活动性Zn>Fe、Zn>Ag,无法比较Fe、Ag金属活动性,故C错误;
D、将Fe分别放入Zn(NO3)2溶液、AgNO3溶液中,在Zn(NO3)2溶液观察到无明显的反应现象,则金属活动性Zn>Fe;在AgNO3溶液中观察到Fe表面有固体析出,则金属活动性Fe>Ag,综上得出金属活动性Zn>Fe>Ag,故D正确;
故选:AC。
故答案为:(1)Zn+2AgNO3=Zn(NO3)2+2Ag;Ag、Fe;
(2)B;
(3)AC。
【点评】本题主要考查金属的化学性质等,完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行。
29.合金是由两种或两种以上的金属或金属与非金属熔合而成的具有金属特性的物质。查阅资料可知合金的熔点低于其中任何一种金属的熔点。下表是几种金属熔点的数据。
金属 锡 铅 锑
熔点/℃ 232 327 630
(1)铅锡合金具有导电性,该性质属于合金的 物理 性质。
(2)如图表示铅锡合金的熔点随其中一种金属的质量分数变化的图像,则该图中横坐标表示 锡 金属的质量分数。
(3)一般家用保险丝大都是用铅(不少于98%)和锑(0.3~1.5%)制成的合金,根据以上信息及生活经验判断该合金的熔点可能为 B 。
A.20~40℃
B.232~300℃
C.327~600℃
D.630~900℃
【分析】(1)根据物理性质是指不需要通过化学变化表现出来的性质进行分析;
(2)根据横坐标质量分数为零时熔点要比质量分数为100%时熔点高考虑本题;
(3)根据合金的特性,熔点比它的组成成分熔点要低来分析。
【解答】解:(1)铅锡合金具有导电性,不需要通过化学变化表现出来,属于物理性质;
(2)横坐标质量分数为零时熔点要比质量分数为100%时熔点高,因为铅的熔点比锡的熔点高,所以横坐标表示锡的质量分数;
(3)合金的熔点比它的组成成分熔点要低,铅、锑这两种物质熔点最低的是327℃,最高是630℃,所以保险丝应该选择熔点比327℃低,且必须要高于室温,选项B符合题意。
故答案为:(1)物理;
(2)锡;
(3)B。
【点评】解答本题关键是熟悉物理性质和化学性质的区别,知道合金的特点。
三.选择填充题(共1小题)
30.所谓合金,就是不同种金属(或金属与非金属)在熔化状态下形成的一种熔合物.
K Na Al Fe Cu
熔点(℃) 63.7 97.5 660 1535 1083
沸点(℃) 774 883 2200 3000 2595
根据上表中四种金属的熔沸点,判断其中能形成合金的是 B
A.Cu和K B.K和Na C.Fe和Na D. Cu和Fe .
【分析】由合金的形成可知,两种金属若能够形成合金,则熔点较高的金属的熔点不能大于大于熔点较低的金属的沸点.
【解答】解:A、铜的熔点高于钾的沸点,两种金属不能形成合金.故选项错误;
B、钠的熔点低于钾的沸点,两种金属能够形成合金.故选项正确;
C、铁的熔点高于钠的沸点,两种金属不能形成合金.故选项错误;
故选B.
由于铁的熔点低于铜的沸点,两种金属能够形成合金.
故D处可填:Cu和Fe
【点评】进行分析、判断,从而得出正确的结论.
四.科学探究题(共3小题)
31.铜是一种不活泼的金属,但长期露置在潮湿的空气中会锈蚀生成“铜绿”[化学式:Cu2(OH)2CO3].某科研小组为探究铜绿生成的条件,并从已部分锈蚀的废铜屑中回收铜(假设不含其它杂质),实验设计如下:
(1)证明生成铜绿的条件除存在O2和H2O外,还必须有CO2.为“证明必须有CO2”需要进行以下实验中的 甲丁 (填实验编号)。
(2)利用已部分锈蚀的废铜屑按照以下实验方案回收铜。
①已知铜绿受热分解为固体A、CO2和H2O,则步骤I中发生的反应类型有 分解反应和化合反应 。
②步骤Ⅱ中主要发生的化学反应方程式为 CO+CuOCu+CO2 。
③若步骤Ⅱ所得铜中含有少Cu2O,你认为可能的原因是 一氧化碳的量不足 (写一条即可)。
④若用CO还原16.0gCuO得到Cu和Cu2O混合物的质量为ag,则a的取值范围为 12.8<a<14.4 。
【分析】(1)根据探究的目的分析对应的操作;(2)根据题中信息确定反应类型;根据还原程度确定生成Cu2O的原因;根据反应的化学方程式及其提供的数据可以进行相关方面的计算和判断。
【解答】解:实验探究的目的是证明“必须有二氧化碳”,所以对比是否有二氧化碳,其余要完全一致,所以需要进行如图所示实验中的 甲丁。
(2)①由于铜绿受热分解为三种物质,故属于分解反应,废铜屑中的铜在空气中加热时与氧气发生化合反应生成氧化铜;②氧化铜与一氧化碳反应生成铜和二氧化碳;③当一氧化碳的量不足时,会部分生成Cu2O;
④如果红色固体都是铜,则红色固体质量是:16g××100%=12.8g,
如果红色固体都是氧化亚铜,则红色固体质量为:12.8g÷×100%=14.4g,
若红色固体为 Cu 和 Cu2O 的混合物,则a 的取值范围为12.8<a<14.4。
答案为:(1)甲丁;(2)①分解反应和化合反应;②CO+CuOCu+CO2;③一氧化碳的量不足;12.8<a<14.4。
【点评】根据实验的目的选择进行的实验,注意对比实验,要强调研究要素之外的量保持一致,即变量控制。要学会设计实验、进行实验、分析实验,以及化学式的相关计算。
32.用如图所示装置完成以下实验.
(1)探究燃烧条件:若B处盛放木炭.
Ⅰ.先在A处通入氮气一段时间后,在B处加热,B、C处没有明显变化;
Ⅱ.待B处冷却至室温,在A处通入氧气一段时间后,B、C处没有明显变化;
Ⅲ.在A处继续通入氧气,然后在B处加热,发现木炭燃烧,C处变浑浊.
Ⅱ与Ⅲ对比,说明燃烧的条件之一是 可燃物燃烧需要温度达到着火点 .
(2)模拟工业炼铁:若B处盛放氧化铁粉末.在A处通入一氧化碳一段时间后,B处下方用喷灯加热,B处可观察到的现象为 红色粉末逐渐变成黑色 ,发生反应的化学方程式为: 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 ,尾气处理的方法为 点燃尾气或收集尾气 .
(3)成分探究:小丽称取了m1g氧化铁粉末进行实验,充分反应后得到m2g黑色固体,经测定黑色固体为铁粉和四氧化三铁的混合物,则m2的取值范围是 (用m1表示).
(4)《自然》杂志刊载一种新的炼铁技术:通过电解熔融的氧化铁得到铁和另一种气体,该反应的化学方程式: 2Fe2O34Fe+3O2↑ ,该炼铁技术与上述炼铁技术相比的优点是 该反应不产生二氧化碳,该炼铁技术减少二氧化碳的排放,缓解温室效应 .
【分析】(1)根据燃烧的条件分析回答;
(2)根据还原氧化铁的实验现象、反应原理和尾气处理方法回答问题;
(3)根据化学方程式计算分析;
(4)根据熔融的氧化铁在通电的条件下生成铁和氧气,该反应不产生二氧化碳进行分析.
【解答】解:(1)对比II和III可知相同条件下,加热的木炭燃烧了而没有加热的木炭没有燃烧,说明可燃物燃烧需要温度达到着火点;
(2)一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳,反应过程中红色的氧化铁粉末逐渐变成黑色,反应的化学方程式为:3CO+Fe2O32Fe+3CO2,反应后的尾气中含有一氧化碳可以采用点燃的方法或收集的方法加以处理,以免污染空气;
(3)设:m1g氧化铁完全反应生成铁的质量为x;m1g氧化铁完全反应生成四氧化三铁的质量为y;则:
3CO+Fe2O32Fe+3CO2
160 112
m1g x
x=
CO+3Fe2O32Fe3O4+CO2
480 464
m1g y
y=
故m2的取值范围为:<m2<;
(4)熔融的氧化铁在通电的条件下生成铁和氧气,反应的化学方程式为:2Fe2O34Fe+3O2↑;该反应不产生二氧化碳,该炼铁技术减少二氧化碳的排放,缓解温室效应.
故答案为:(1)可燃物燃烧需要温度达到着火点;(2)红色粉末逐渐变成黑色;3CO+Fe2O32Fe+3CO2;点燃尾气或收集尾气;(3)<m2<;(4)2Fe2O34Fe+3O2↑;该反应不产生二氧化碳,该炼铁技术减少二氧化碳的排放,缓解温室效应.
【点评】本题通过炼铁的装置考查了燃烧的条件、炼铁的原理,属于基础的知识,难度不大,根据已有的知识解答即可.
33.已知:镁在空气中燃烧生成氧化镁和氮化镁(Mg3N2),氮化镁与水反应生成氢氧化镁和氨气。
(1)写出氮化镁与水反应的化学方程式 Mg3N2+6H2O═3Mg(OH)2↓+2NH3↑ ;
(2)a克镁在空气中完全燃烧生成固体的总质量m为 <m< (用含a的式子表示m的取值范围);
(3)某学生对该混合物中氮化镁的质量分数进行测定,设计如下实验装置。
【查阅资料】Ⅰ.碱石灰是固体氧化钙和氢氧化钠的混合物,常用作干燥剂,不与NH3反应。
Ⅱ.2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4
Ⅲ.NH3是一种极易溶于水的气体。
【实验步骤】①检查装置的气密性;②精确称量镁在空气中燃烧后的固体5.00g放入锥形瓶中,称量装置C,连接好装置;③关闭活塞K,打开A中分液漏斗活塞,逐滴加入水,至样品恰好完全反应;④打开活塞K,鼓入空气;⑤再次称量装置C,装置C增重0.34g。
请回答:
(一)装置B的作用是 吸收水蒸气 ;
(二)装置D的作用是 防止空气中的水蒸气进入C装置中 ;
(三)实验步骤④中鼓入空气的目的是 使生成的氨气完全被浓硫酸吸收 ;
(四)固体混合物中Mg3N2的质量分数为 20% ;
(五)实验证明此方法测定的结果偏低,可能原因是 部分氨气溶于水中 (写一条)。
【分析】根据反应物、生成物、反应条件及其质量守恒定律可以书写反应的化学方程式;
根据提供的数据可以进行相关方面的计算;
碱石灰能够吸收水蒸气和二氧化碳。
【解答】解:(1)氮化镁与水反应的化学方程式为:Mg3N2+6H2O═3Mg(OH)2↓+2NH3↑;
(2)设ag镁和氧气反应生成的氧化镁的质量为x,ag镁和氮气反应生成氮化镁的质量为y,
2Mg+O22MgO,3Mg+N2Mg3N2,
48 80 72 100
ag x ag y
,,
x=g,y=g,
因此ag镁在空气中完全燃烧生成固体的总质量m为:<m<;
(一)装置B的作用是吸收水蒸气;
(二)装置D的作用是防止空气中的水蒸气进入C装置中;
(三)实验步骤④中鼓入空气的目的是使生成的氨气完全被浓硫酸吸收;
(四)设氮化镁的质量为z,
装置C增重0.34g,说明生成了0.34g氨气,
Mg3N2+6H2O═3Mg(OH)2↓+2NH3↑,
100 34
z 0.34g
,
z=1g,
固体混合物中Mg3N2的质量分数为:×100%=20%;
(五)实验证明此方法测定的结果偏低,可能原因是部分氨气溶于水中。
故填:Mg3N2+6H2O═3Mg(OH)2↓+2NH3↑;<m<;吸收水蒸气;防止空气中的水蒸气进入C装置中;使生成的氨气完全被浓硫酸吸收;20%;部分氨气溶于水中。
【点评】合理设计实验,科学地进行实验、分析实验,是得出正确实验结论的前提,因此要学会设计实验、进行实验、分析实验,为学好化学知识奠定基础。
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