2019年高中化學 第三章 金屬及其化合物 第一節(jié) 第2課時《金屬與酸和水的反應》基礎提升練習 新人教版必修1.doc

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2019年高中化學 第三章 金屬及其化合物 第一節(jié) 第2課時《金屬與酸和水的反應》基礎提升練習 新人教版必修1 【基礎篇】 題組一　金屬與酸的反應 1.有兩種金屬的合金10.5克，與足量稀硫酸反應后，產生的氣體在標況下的體積為11.2 L，則組成該合金的元素可能是(　　) A.Mg和Al B.Fe和Zn C.Mg和Cu D.Na和Zn 答案　A 解析　產生的氣體在標況下占體積11.2 L，即生成的H2物質的量為0.5 mol。若金屬全部是Mg，質量為12克，若全部是Al，質量為9克，合金的質量為10.5克，在兩者之間，有可能，A正確；若金屬全部是Fe，質量為28克，若金屬全部是Zn，質量為32.5克，不可能，B錯誤；Cu與稀硫酸不反應，不可能，C錯誤；若金屬全部是Na，質量為23克，若金屬全部是Zn，質量為32.5克，不可能，D錯誤。 2.50 g鎂、鋅、鋁的混合物與適量的稀硫酸反應，得三種鹽的混合溶液，然后加熱、蒸發(fā)、結晶得晶體(不含結晶水)218 g，則反應中得H2的質量為(　　) A.2 g B.3 g C.3.5 g D.4.5 g 答案　C 解析　生成晶體增加的質量為SO的質量，m(SO)＝218 g－50 g＝168 g，H2來源于H2SO4與金屬的反應，故SO的物質的量即為H2的物質的量，n(H2)＝n(SO)＝＝1.75 mol，m(H2)＝1.75 mol2 gmol－1＝3.5 g。 3.等物質的量的金屬A、B、C分別與足量的稀鹽酸反應，所得氫氣的體積依次為VA、VB、VC，已知VB＝2VC，且VA＝VB＋VC，則在A的生成物中該金屬元素的化合價為(　　) A.＋1 B.＋2 C.＋3 D.＋4 答案　C 解析　由于等物質的量的金屬A、B、C分別與足量的稀鹽酸反應，所得氫氣的體積依次為VA、VB、VC，己知VB＝2VC，則C化合價是＋1價，B化合價是＋2價， VA＝VB＋VC，說明A的化合價是＋3價。 4.等質量的甲、乙、丙三種金屬，分別與足量的溶質質量分數相同的稀硫酸完全反應后，都生成＋2價的硫酸鹽，其產生氫氣的體積與反應時間的關系如圖所示，則下列說法正確的是(　　) A.三種金屬的活動性大小為甲>乙>丙 B.反應時消耗硫酸的質量一定相同 C.三種金屬的相對原子質量是甲>乙>丙 D.反應速率最快的是甲，最慢的是乙 答案　D 解析　因甲、乙、丙三種金屬與H2SO4反應時都表現＋2價，反應通式為M＋H2SO4===MSO4＋H2↑，生成H2的物質的量與金屬的物質的量相等；由圖像可知生成H2的體積，V甲>V乙>V丙，則n甲>n乙>n丙，而三種金屬的質量相等，摩爾質量越大，物質的量越小，所以三種金屬的相對原子質量：甲<乙<丙，C錯誤；消耗H2SO4的量：甲>乙>丙，B錯誤；由圖像可知反應時間甲最短，乙最長，即反應速率：甲>丙>乙，金屬越活潑，反應速率越快，三種金屬的活動性順序為甲>丙>乙，A錯誤，D正確。 5.將11.5 g鈉、9 g鋁、28 g鐵分別投入200 mL 1 molL－1鹽酸中，結果正確的是(　　) A.鈉與鹽酸反應最劇烈，產生的氣體最多 B.鋁與鹽酸反應的速率僅次于鈉，但產生的氣體最多 C.鐵與鹽酸反應產生的氣體比鈉多 D.反應結束時產生的氣體一樣多 答案　A 解析　反應的劇烈程度由金屬的活動性決定，即鈉最劇烈，其次是鋁，鈉、鋁、鐵的物質的量分別為 mol、 mol、 mol，HCl物質的量均為0.2 mol，鹽酸對三種金屬均不足，所以鋁和鐵與鹽酸反應時生成氫氣一樣多，均為0.1 mol，但鈉消耗完鹽酸后可以與水反應又生成氫氣，所以鈉產生的氣體最多，反應最劇烈。 題組二　Na與H2O的反應 6.不能正確表示下列反應的離子方程式的是(　　) A.鈉與水反應：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑ B.鈉與CuSO4溶液反應：2Na＋Cu2＋===Cu＋2Na＋ C.鈉與鹽酸反應：2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑ D.鈉跟氯化鉀溶液反應：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑ 答案　B 解析　B中鈉與CuSO4溶液反應的實質是鈉與水反應生成的氫氧化鈉再與CuSO4反應，總方程式：2Na＋2H2O＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋H2↑＋Na2SO4。 7.把金屬鈉投入到下列物質的溶液中，溶液質量減輕的是(　　) A.HCl B.Na2SO4 C.FeCl3 D.NaOH 答案　C 解析　金屬鈉投入溶液中，由于Na變?yōu)殡x子形式溶于溶液，會使溶液質量增加。但是鈉與水、與酸(H＋)反應放出H2，都使溶液質量減輕。且鈉與水反應生成的堿還有可能和鹽的離子生成難溶的堿導致溶液質量減輕，溶液質量是否減輕，就要看這一增一減的凈結果。 A中2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑，H＋換成Na＋，溶液質量增加；B中Na與水反應，H2O中H＋換成Na＋，溶液質量增加；C中＋6H2O＋2FeCl3===＋6NaCl＋，顯然溶液質量減輕；D中＋2H2O===2NaOH＋，溶液質量增加。 8.在燒杯中加入水和苯(密度為0.88 gcm－3，與水互不相溶，且不與鈉反應)各50 mL，將一小粒金屬鈉(密度為0.97 gcm－3)投入燒杯中，觀察到的現象可能為(　　) A.鈉在水層中反應并四處游動 B.鈉停留在苯層中不發(fā)生反應 C.鈉在苯的液面上反應并四處游動 D.鈉在苯與水的界面處反應并可能上浮下沉 答案　D 9.將2.3 g金屬鈉放入100 g水中，完全反應后溶液的質量分數為(　　) A.100% B.100% C.100% D.100% 答案　D 解析　2.3 g Na與100 g水反應生成4 g NaOH和0.1 g H2，故溶液的質量為(100＋2.3－0.1)g，質量分數為100%。 題組三　鐵與水蒸氣的反應 10.等物質的量的鐵分別與足量的鹽酸、水蒸氣在一定條件下充分反應，則在相同的條件下，產生氫氣的體積比是(　　) A.1∶1 B.3∶4 C.2∶3 D.4∶3 答案　B 解析　由化學方程式得如下關系： Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑① 1 mol V L 3Fe＋4H2O(g)===Fe3O4＋4H2② 3 mol 4V L ①式中3 mol Fe產生3V L H2，②式中3 mol Fe產生4V L H2，故氫氣的體積比為3∶4。 【提升篇】 11.某實驗小組對中學課本中可生成氫氣的反應進行了研究，總結出兩個可以生成H2的反應：①Zn＋鹽酸，②Na＋水。為點燃上述兩個反應生成的H2，他們設計了圖示裝置。請回答下列問題： (1)寫出Na與H2O反應的化學方程式：____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)實驗小組在點燃用上述裝置制得的H2時，①實驗獲得成功，②卻失敗了。他們分析認為失敗的原因是Na的用量太少，Na與H2O的反應速率太快。于是他們準備增加鈉的用量，可老師說太危險，你認為產生危險的原因是___________________________ ________________________________________________________________________。 (3)實驗小組查閱鈉、煤油、水的密度分別為0.97 gcm－3、0.80 gcm－3、1.00 gcm－3，并據此對實驗進行改進。在改進后的實驗中H2的生成速率減慢，原因是__________________。 答案　(1)2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ (2)鈉與水反應放出大量的熱，使試管內H2與O2的混合氣體點燃而爆炸 (3)鈉比水輕，比煤油重，落在煤油與水的交界處。鈉與H2O反應產生的H2使鈉浮起，脫離水面，反應停止；當鈉表面的H2逸出，鈉又回落，與水反應，如此反復，減慢了Na與H2O的反應速率 解析　Na與H2O反應的產物是NaOH和H2，反應速率很快，并放出大量的熱，Na的用量多容易發(fā)生爆炸。由于ρ(煤油)＜ρ(鈉)＜ρ(水)，故鈉塊放入后將落在煤油和水的界面上。鈉與水反應，有氫氣生成，氫氣推動鈉塊上浮，當氫氣逸出后，鈉塊又下沉到煤油與水的界面上與H2O發(fā)生反應，重復發(fā)生上述現象，減慢了Na與H2O反應生成氫氣的速率。 12.在一定條件下用普通鐵粉和水蒸氣反應可以得到鐵的氧化物。該氧化物又可經過此反應的逆反應生成顆粒很細的鐵粉。這種鐵粉具有很高的反應活性，在空氣中受撞擊受熱時會燃燒，所以俗稱“引火鐵”。請分別用下圖所示的兩套儀器裝置，制取上述鐵的氧化物和“引火鐵”。實驗中必須使用普通鐵粉和6 molL－1鹽酸，其他試劑自選(裝置中必要的鐵架臺、鐵夾、鐵圈、石棉網、加熱設備等在圖中均已略去)。 填寫下列空白： (1)實驗進行時，試管A中應加入的試劑是________；燒瓶B的作用是________；燒瓶C的作用是________；在試管D中收集到的是________。 (2)實驗時，U形管G中應加入的試劑是________；長頸漏斗H中應加入__________。 (3)兩套裝置中，在實驗時需要加熱的儀器是__________________(填該儀器對應的字母)。 (4)試管E中發(fā)生反應的化學方程式是__________________________。 (5)為了安全，在E管中的反應發(fā)生前，在F出口處必須________；E管中的反應開始后，在F出口處應________。 答案　(1)普通鐵粉(或鐵粉)　作為水蒸氣發(fā)生器　防止倒吸(或用作安全瓶)　氫氣 (2)堿石灰(或固體NaOH、無水CaCl2等) 6 molL－1鹽酸 (3)A、B、E　(4)Fe3O4＋4H23Fe＋4H2O (5)檢測氫氣的純度　點燃氫氣 解析　首先分析兩套裝置的特點，有水槽和倒扣小試管的一套顯然是反應生成了氫氣，該裝置用于實現鐵粉與水蒸氣的反應，則另一套用于實現“引火鐵”的制取。 13.紅熱的鐵能與水蒸氣反應，有氫氣生成，現用如圖所示裝置進行鐵在高溫下與水蒸氣反應的實驗，并用簡單的方法收集、檢驗生成的氫氣。請回答下列問題： (1)寫出鐵在高溫下與水蒸氣反應的化學方程式 ________________________________________________________________________。 (2)干燥管C內盛放的藥品是________和________(填化學式)。干燥管的________(填“m”或“n”)端與g導管相連接。 (3)在D處畫出用試管收集氫氣的裝置圖(所需其他儀器自行選擇)。 (4)怎樣用簡單的方法檢驗收集到的氣體是氫氣？簡述實驗操作步驟和現象________________________________________________________________________。 (5)若收集到標準狀況下的H2為22.4 L，則參加反應的鐵粉的質量為________g。 (6)當固體質量增加32 g時，生成H2的質量為________g。 答案　(1)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 (2)NaOH　CaO　n (3) (4)用拇指堵住試管口，試管口向上，靠近酒精燈火焰，松開拇指，能燃燒或發(fā)出爆鳴聲，說明收集的是H2 (5)42 (6)4 解析　(3)考慮到H2的密度比空氣的小，因此可采用向下排空氣法收集。 (4)檢驗H2可采用“爆鳴”實驗。 (5)由3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 356 g 422.4 L 42 g 22.4 L (6)固體質量增加是因為Fe生成了Fe3O4，增加的質量為氧的質量，故氫氣的質量為m(H2)＝2 g＝4 g。 14.某化學興趣小組擬用下圖裝置測定某粗鋅樣品中鋅的質量分數。他們查閱資料后獲知該粗鋅樣品中的其他成分不能與稀鹽酸反應。請?zhí)顚懸韵聦嶒瀳蟾妗? (1)實驗目的：___________________________________________。 (2)實驗步驟： ①稱取10.0 g粗鋅置于銅網中，按圖示裝置組裝后，稱得儀器和藥品總質量為120.0 g。 ②將銅網插入足量的稀鹽酸中，有關反應的化學方程式為____________________； ③反應完全后，稱得裝置總質量為119.8 g，則粗鋅中鋅的質量分數為______。 (3)問題探究：(已知堿石灰是NaOH和CaO的混合物，常用于干燥、吸收氣體) ①該實驗若不用堿石灰，則所測得的粗鋅中鋅的質量分數將_________(填“偏大”、“偏小”或“無影響”)； ②若將粗鋅換成某含有雜質的石灰石樣品(雜質也不與稀鹽酸反應)，判斷該實驗方案能不能用于石灰石樣品中CaCO3質量分數的測定，并說明理由_____________________________。 答案　(1)測定粗鋅樣品中鋅的質量分數(或純度) (2)②Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑?、?65% (3)①偏大?、诓荒?，堿石灰能吸收反應生成的CO2 解析　(1)根據題意可知該實驗的目的是測定粗鋅樣品中鋅的質量分數。(2)由于粗鋅中的雜質不與稀鹽酸反應，Cu也不與稀鹽酸反應，所以發(fā)生的反應只有Zn與稀鹽酸的反應，化學方程式為Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑；原裝置的總質量是120.0 g，反應完全后變?yōu)?19.8 g，說明產生的氫氣的質量是(120.0 g－119.8 g)＝0.2 g，其物質的量是0.1 mol，則參加反應的Zn的物質的量是0.1 mol，質量是0.1 mol65 gmol－1＝6.5 g，所以粗鋅中鋅的質量分數是100%＝65%。(3)①若該實驗中不用堿石灰，則放出的氫氣會帶走部分的水蒸氣，造成反應完全后整個裝置的質量減少，即反應前后裝置的質量差偏大，產生的氫氣偏多，所以所測得的粗鋅中鋅的質量分數將偏大；②若將粗鋅換成某含有雜質的石灰石樣品，由于石灰石與鹽酸反應產生二氧化碳氣體，堿石灰也能吸收二氧化碳，不能確定二氧化碳的質量，因此不能將粗鋅換成某含有雜質的石灰石樣品。