2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 第三章 金屬及其化合物 第一節(jié) 第2課時(shí)《金屬與酸和水的反應(yīng)》基礎(chǔ)提升練習(xí) 新人教版必修1.doc

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第2課時(shí)　金屬與酸和水的反應(yīng) 【基礎(chǔ)篇】 題組一　金屬與酸的反應(yīng) 1.有兩種金屬的合金10.5克，與足量稀硫酸反應(yīng)后，產(chǎn)生的氣體在標(biāo)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(chǎn)生的氣體在標(biāo)況下占體積11.2 L，即生成的H2物質(zhì)的量為0.5 mol。若金屬全部是Mg，質(zhì)量為12克，若全部是Al，質(zhì)量為9克，合金的質(zhì)量為10.5克，在兩者之間，有可能，A正確；若金屬全部是Fe，質(zhì)量為28克，若金屬全部是Zn，質(zhì)量為32.5克，不可能，B錯(cuò)誤；Cu與稀硫酸不反應(yīng)，不可能，C錯(cuò)誤；若金屬全部是Na，質(zhì)量為23克，若金屬全部是Zn，質(zhì)量為32.5克，不可能，D錯(cuò)誤。 2.50 g鎂、鋅、鋁的混合物與適量的稀硫酸反應(yīng)，得三種鹽的混合溶液，然后加熱、蒸發(fā)、結(jié)晶得晶體(不含結(jié)晶水)218 g，則反應(yīng)中得H2的質(zhì)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(zhì)量為SO的質(zhì)量，m(SO)＝218 g－50 g＝168 g，H2來(lái)源于H2SO4與金屬的反應(yīng)，故SO的物質(zhì)的量即為H2的物質(zhì)的量，n(H2)＝n(SO)＝＝1.75 mol，m(H2)＝1.75 mol2 gmol－1＝3.5 g。 3.等物質(zhì)的量的金屬A、B、C分別與足量的稀鹽酸反應(yīng)，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(jià)為(　　) A.＋1 B.＋2 C.＋3 D.＋4 答案　C 解析　由于等物質(zhì)的量的金屬A、B、C分別與足量的稀鹽酸反應(yīng)，所得氫氣的體積依次為VA、VB、VC，己知VB＝2VC，則C化合價(jià)是＋1價(jià)，B化合價(jià)是＋2價(jià)， VA＝VB＋VC，說(shuō)明A的化合價(jià)是＋3價(jià)。 4.等質(zhì)量的甲、乙、丙三種金屬，分別與足量的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同的稀硫酸完全反應(yīng)后，都生成＋2價(jià)的硫酸鹽，其產(chǎn)生氫氣的體積與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A.三種金屬的活動(dòng)性大小為甲>乙>丙 B.反應(yīng)時(shí)消耗硫酸的質(zhì)量一定相同 C.三種金屬的相對(duì)原子質(zhì)量是甲>乙>丙 D.反應(yīng)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(yīng)時(shí)都表現(xiàn)＋2價(jià)，反應(yīng)通式為M＋H2SO4===MSO4＋H2↑，生成H2的物質(zhì)的量與金屬的物質(zhì)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(zhì)量相等，摩爾質(zhì)量越大，物質(zhì)的量越小，所以三種金屬的相對(duì)原子質(zhì)量：甲<乙<丙，C錯(cuò)誤；消耗H2SO4的量：甲>乙>丙，B錯(cuò)誤；由圖像可知反應(yīng)時(shí)間甲最短，乙最長(zhǎng)，即反應(yīng)速率：甲>丙>乙，金屬越活潑，反應(yīng)速率越快，三種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)榧?丙>乙，A錯(cuò)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(jié)果正確的是(　　) A.鈉與鹽酸反應(yīng)最劇烈，產(chǎn)生的氣體最多 B.鋁與鹽酸反應(yīng)的速率僅次于鈉，但產(chǎn)生的氣體最多 C.鐵與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體比鈉多 D.反應(yīng)結(jié)束時(shí)產(chǎn)生的氣體一樣多 答案　A 解析　反應(yīng)的劇烈程度由金屬的活動(dòng)性決定，即鈉最劇烈，其次是鋁，鈉、鋁、鐵的物質(zhì)的量分別為 mol、 mol、 mol，HCl物質(zhì)的量均為0.2 mol，鹽酸對(duì)三種金屬均不足，所以鋁和鐵與鹽酸反應(yīng)時(shí)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(yīng)又生成氫氣，所以鈉產(chǎn)生的氣體最多，反應(yīng)最劇烈。 題組二　Na與H2O的反應(yīng) 6.不能正確表示下列反應(yīng)的離子方程式的是(　　) A.鈉與水反應(yīng)：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑ B.鈉與CuSO4溶液反應(yīng)：2Na＋Cu2＋===Cu＋2Na＋ C.鈉與鹽酸反應(yīng)：2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑ D.鈉跟氯化鉀溶液反應(yīng)：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑ 答案　B 解析　B中鈉與CuSO4溶液反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是鈉與水反應(yīng)生成的氫氧化鈉再與CuSO4反應(yīng)，總方程式：2Na＋2H2O＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋H2↑＋Na2SO4。 7.把金屬鈉投入到下列物質(zhì)的溶液中，溶液質(zhì)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(huì)使溶液質(zhì)量增加。但是鈉與水、與酸(H＋)反應(yīng)放出H2，都使溶液質(zhì)量減輕。且鈉與水反應(yīng)生成的堿還有可能和鹽的離子生成難溶的堿導(dǎo)致溶液質(zhì)量減輕，溶液質(zhì)量是否減輕，就要看這一增一減的凈結(jié)果。 A中2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑，H＋換成Na＋，溶液質(zhì)量增加；B中Na與水反應(yīng)，H2O中H＋換成Na＋，溶液質(zhì)量增加；C中＋6H2O＋2FeCl3===＋6NaCl＋，顯然溶液質(zhì)量減輕；D中＋2H2O===2NaOH＋，溶液質(zhì)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(yīng))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(xiàn)象可能為(　　) A.鈉在水層中反應(yīng)并四處游動(dòng) B.鈉停留在苯層中不發(fā)生反應(yīng) C.鈉在苯的液面上反應(yīng)并四處游動(dòng) D.鈉在苯與水的界面處反應(yīng)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(yīng)后溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(　　) A.100% B.100% C.100% D.100% 答案　D 解析　2.3 g Na與100 g水反應(yīng)生成4 g NaOH和0.1 g H2，故溶液的質(zhì)量為(100＋2.3－0.1)g，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%。 題組三　鐵與水蒸氣的反應(yīng) 10.等物質(zhì)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(yīng)，則在相同的條件下，產(chǎn)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(xué)方程式得如下關(guān)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(chǎn)生3V L H2，②式中3 mol Fe產(chǎn)生4V L H2，故氫氣的體積比為3∶4。 【提升篇】 11.某實(shí)驗(yàn)小組對(duì)中學(xué)課本中可生成氫氣的反應(yīng)進(jìn)行了研究，總結(jié)出兩個(gè)可以生成H2的反應(yīng)：①Zn＋鹽酸，②Na＋水。為點(diǎn)燃上述兩個(gè)反應(yīng)生成的H2，他們?cè)O(shè)計(jì)了圖示裝置。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)寫(xiě)出Na與H2O反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)實(shí)驗(yàn)小組在點(diǎn)燃用上述裝置制得的H2時(shí)，①實(shí)驗(yàn)獲得成功，②卻失敗了。他們分析認(rèn)為失敗的原因是Na的用量太少，Na與H2O的反應(yīng)速率太快。于是他們準(zhǔn)備增加鈉的用量，可老師說(shuō)太危險(xiǎn)，你認(rèn)為產(chǎn)生危險(xiǎn)的原因是___________________________ ________________________________________________________________________。 (3)實(shí)驗(yàn)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(jù)此對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)。在改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)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(yīng)放出大量的熱，使試管內(nèi)H2與O2的混合氣體點(diǎn)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(yīng)產(chǎn)生的H2使鈉浮起，脫離水面，反應(yīng)停止；當(dāng)鈉表面的H2逸出，鈉又回落，與水反應(yīng)，如此反復(fù)，減慢了Na與H2O的反應(yīng)速率 解析　Na與H2O反應(yīng)的產(chǎn)物是NaOH和H2，反應(yīng)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(yīng)，有氫氣生成，氫氣推動(dòng)鈉塊上浮，當(dāng)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(yīng)，重復(fù)發(fā)生上述現(xiàn)象，減慢了Na與H2O反應(yīng)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(yīng)可以得到鐵的氧化物。該氧化物又可經(jīng)過(guò)此反應(yīng)的逆反應(yīng)生成顆粒很細(xì)的鐵粉。這種鐵粉具有很高的反應(yīng)活性，在空氣中受撞擊受熱時(shí)會(huì)燃燒，所以俗稱(chēng)“引火鐵”。請(qǐng)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(shí)驗(yàn)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(tái)、鐵夾、鐵圈、石棉網(wǎng)、加熱設(shè)備等在圖中均已略去)。 填寫(xiě)下列空白： (1)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，試管A中應(yīng)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(shí)驗(yàn)時(shí)，U形管G中應(yīng)加入的試劑是________；長(zhǎng)頸漏斗H中應(yīng)加入__________。 (3)兩套裝置中，在實(shí)驗(yàn)時(shí)需要加熱的儀器是__________________(填該儀器對(duì)應(yīng)的字母)。 (4)試管E中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是__________________________。 (5)為了安全，在E管中的反應(yīng)發(fā)生前，在F出口處必須________；E管中的反應(yīng)開(kāi)始后，在F出口處應(yīng)________。 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(wú)水CaCl2等) 6 molL－1鹽酸 (3)A、B、E　(4)Fe3O4＋4H23Fe＋4H2O (5)檢測(cè)氫氣的純度　點(diǎn)燃?xì)錃? 解析　首先分析兩套裝置的特點(diǎn)，有水槽和倒扣小試管的一套顯然是反應(yīng)生成了氫氣，該裝置用于實(shí)現(xiàn)鐵粉與水蒸氣的反應(yīng)，則另一套用于實(shí)現(xiàn)“引火鐵”的制取。 13.紅熱的鐵能與水蒸氣反應(yīng)，有氫氣生成，現(xiàn)用如圖所示裝置進(jìn)行鐵在高溫下與水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，并用簡(jiǎn)單的方法收集、檢驗(yàn)生成的氫氣。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)寫(xiě)出鐵在高溫下與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式 ________________________________________________________________________。 (2)干燥管C內(nèi)盛放的藥品是________和________(填化學(xué)式)。干燥管的________(填“m”或“n”)端與g導(dǎo)管相連接。 (3)在D處畫(huà)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(jiǎn)單的方法檢驗(yàn)收集到的氣體是氫氣？簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)操作步驟和現(xiàn)象________________________________________________________________________。 (5)若收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的H2為22.4 L，則參加反應(yīng)的鐵粉的質(zhì)量為_(kāi)_______g。 (6)當(dāng)固體質(zhì)量增加32 g時(shí)，生成H2的質(zhì)量為_(kāi)_______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(kāi)拇指，能燃燒或發(fā)出爆鳴聲，說(shuō)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(yàn)H2可采用“爆鳴”實(shí)驗(yàn)。 (5)由3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 356 g 422.4 L 42 g 22.4 L (6)固體質(zhì)量增加是因?yàn)镕e生成了Fe3O4，增加的質(zhì)量為氧的質(zhì)量，故氫氣的質(zhì)量為m(H2)＝2 g＝4 g。 14.某化學(xué)興趣小組擬用下圖裝置測(cè)定某粗鋅樣品中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。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(yīng)。請(qǐng)?zhí)顚?xiě)以下實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 (1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模篲__________________________________________。 (2)實(shí)驗(yàn)步驟： ①稱(chēng)取10.0 g粗鋅置于銅網(wǎng)中，按圖示裝置組裝后，稱(chēng)得儀器和藥品總質(zhì)量為120.0 g。 ②將銅網(wǎng)插入足量的稀鹽酸中，有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________； ③反應(yīng)完全后，稱(chēng)得裝置總質(zhì)量為119.8 g，則粗鋅中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_____。 (3)問(wèn)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(shí)驗(yàn)若不用堿石灰，則所測(cè)得的粗鋅中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將_________(填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”)； ②若將粗鋅換成某含有雜質(zhì)的石灰石樣品(雜質(zhì)也不與稀鹽酸反應(yīng))，判斷該實(shí)驗(yàn)方案能不能用于石灰石樣品中CaCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定，并說(shuō)明理由_____________________________。 答案　(1)測(cè)定粗鋅樣品中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(或純度) (2)②Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑?、?65% (3)①偏大?、诓荒?，堿石灰能吸收反應(yīng)生成的CO2 解析　(1)根據(jù)題意可知該實(shí)驗(yàn)的目的是測(cè)定粗鋅樣品中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。(2)由于粗鋅中的雜質(zhì)不與稀鹽酸反應(yīng)，Cu也不與稀鹽酸反應(yīng)，所以發(fā)生的反應(yīng)只有Zn與稀鹽酸的反應(yīng)，化學(xué)方程式為Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑；原裝置的總質(zhì)量是120.0 g，反應(yīng)完全后變?yōu)?19.8 g，說(shuō)明產(chǎn)生的氫氣的質(zhì)量是(120.0 g－119.8 g)＝0.2 g，其物質(zhì)的量是0.1 mol，則參加反應(yīng)的Zn的物質(zhì)的量是0.1 mol，質(zhì)量是0.1 mol65 gmol－1＝6.5 g，所以粗鋅中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是100%＝65%。(3)①若該實(shí)驗(yàn)中不用堿石灰，則放出的氫氣會(huì)帶走部分的水蒸氣，造成反應(yīng)完全后整個(gè)裝置的質(zhì)量減少，即反應(yīng)前后裝置的質(zhì)量差偏大，產(chǎn)生的氫氣偏多，所以所測(cè)得的粗鋅中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將偏大；②若將粗鋅換成某含有雜質(zhì)的石灰石樣品，由于石灰石與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，堿石灰也能吸收二氧化碳，不能確定二氧化碳的質(zhì)量，因此不能將粗鋅換成某含有雜質(zhì)的石灰石樣品。