专题训练二 金属与混合溶液反应后滤渣、滤液成分分析
一种金属与金属化合物混合溶液反应后,滤液、滤渣成分的判断
将一定量的Al加入Cu(NO3)2和AgNO3的混合溶液中,充分反应后过滤,得到滤液和滤渣成分。
【思路分析1】
(1)排顺序:铝、铜、银三种金属的活动性顺序由强到弱依次为 。
(2)写反应:根据“远距离先置换”,先后发生反应的化学方程式依次为 、
。
(3)分情况:根据反应程度进行分析:
滤液中溶质成分 滤渣成分
①
②
③
④
⑤
(4)析现象:根据题给信息回答问题。
【例1】将一定量的Al加入Cu(NO3)2和AgNO3的混合溶液中,充分反应后过滤,得到滤液和滤渣,回答下列问题。
(1)若滤液为无色,则滤渣中一定含 (填化学式,下同),滤液中一定不含 。
(2)若滤液为蓝色,则滤渣中一定不含 ,滤液中一定含有 。
(3)若向滤渣中加入稀盐酸,有气泡产生,则滤渣中一定含有 ,滤液中一定不含 。
(4)若向滤液中加入稀盐酸,有白色沉淀生成,则滤渣中一定不含 ,滤液中一定含有 。
(5)若反应过程中的溶液质量变化曲线如图所示。
①ab段发生反应的化学方程式为 。
②b点时溶液中溶质的成分为 。
③取c点滤渣,加入稀盐酸,可观察到的现象是 。
④d点时滤渣的成分为 。
1.在CuCl2和MgCl2的混合溶液中,加入过量的铁粉,充分反应后过滤,留在滤纸上的物质是 ( )
A.Fe B.Cu C.Mg D.Fe和Cu
2.向一定质量AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入过量的铁粉,充分反应后过滤,得到滤渣和滤液。下列说法错误的是 ( )
A.滤液中的溶质只有Fe(NO3)2
B.滤液中的溶质有Fe(NO3)2和Cu(NO3)2
C.得到的滤液为浅绿色
D.滤渣中有Fe、Cu和Ag三种金属
3.向一定质量的Cu(NO3)2和AgNO3的混合溶液中加入锌粉。反应过程中Cu(NO3)2的质量随加入锌粉质量的变化关系如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.a点时,溶液的总质量与反应前相比减小
B.b点时,溶液为Zn(NO3)2和AgNO3的混合溶液
C.c点时,溶液呈蓝色
D.d点时,过滤所得滤渣为Cu和Ag的混合物
混合金属与一种金属化合物溶液反应后,滤液、滤渣成分的判断
将Al和Cu的混合物加入一定量AgNO3溶液中,充分反应后过滤,得到滤液和滤渣。
【思路分析2】
(1)(2)同【思路分析1】
(3)分情况:根据反应程度进行分析:
滤液中溶质成分 滤渣成分
①
②
③
④
⑤
(4)析现象:根据题给信息回答问题。
【例2】将Al和Cu的混合物加入一定量AgNO3溶液中,充分反应后过滤,得到滤液和滤渣。回答下列问题。
(1)若滤液为无色,则滤液中一定含有 (填化学式,下同),滤渣中一定含有 。
(2)若滤液为蓝色,则滤液中一定含有 ,滤渣中可能含有 。
(3)若向滤渣中加入稀盐酸,有气泡产生,则滤渣中一定含有 ;滤液中一定不含 。
(4)若向滤液中加入稀盐酸,无明显现象,则滤渣中一定含有 ;滤液中一定含有 ,可能含有 。
4.将一定质量的锌粉、铁粉混合物加入CuSO4溶液中,充分反应后过滤,得到滤渣和滤液,下列有关分析错误的是 ( )
A.若滤液为无色,则可以证明锌的金属活动性强于铜
B.若滤液为有色溶液,则滤液中至少含有2种金属离子
C.若向滤渣中加入稀盐酸没有气泡产生,则滤液中可能含有三种溶质
D.若向滤渣中加入稀盐酸有气泡产生,则滤渣中一定含有铜、铁、锌
5.向AgNO3溶液中加入一定质量的Al、Cu的混合粉末,充分反应后过滤,得到滤渣和蓝色滤液。关于该滤渣和滤液的下列说法,正确的是 ( )
A.向滤渣中加入稀盐酸,一定有气泡产生
B.向滤液中加入稀盐酸,一定有沉淀产生
C.滤渣中一定含有Ag,可能含有铜
D.滤液中一定含有Cu(NO3)2,一定不含AgNO3,不一定含有Al(NO3)3
6.常温下,向盛有足量硫酸铜溶液的烧杯中加入一定量锌粉和铁粉的混合物。如图横轴表示反应时间,纵轴表示烧杯中溶液质量。下列叙述错误的是 ( )
A.t1时烧杯里的固体有Zn、Fe、Cu
B.t2时溶液里的溶质有CuSO4、ZnSO4、FeSO4
C.t3时烧杯里的固体有Fe、Cu
D.t4和t5时溶液里的溶质种类相同
7.某学习小组从含有FeSO4、CuSO4的工业废水中回收Cu和FeSO4晶体的流程如下:
下列有关说法正确的是 ( )
A.操作1需要漏斗、酒精灯等仪器
B.固体B的成分是铜单质
C.操作2加入稀硫酸有气泡产生
D.可以将稀硫酸换成硝酸铜溶液
【详解答案】
类型一 【思路分析1】
(1)Al>Cu>Ag
(2)Al+3AgNO3Al(NO3)3+3Ag 2Al+3Cu(NO3)22Al(NO3)3+3Cu
(3)
① Al(NO3)3、Cu(NO3)2、AgNO3 Ag
② Al(NO3)3、Cu(NO3)2 Ag
③ Al(NO3)3、Cu(NO3)2 Cu、Ag
④ Al(NO3)3 Cu、Ag
⑤ Al(NO3)3 Al、Cu、Ag
【例1】(1)Cu、Ag Cu(NO3)2、AgNO3
(2)Al Cu(NO3)2、Al(NO3)3
(3)Al、Cu、Ag Cu(NO3)2、AgNO3
(4)Al、Cu Al(NO3)3、Cu(NO3)2、AgNO3
(5)①Al+3AgNO3Al(NO3)3+3Ag
②Al(NO3)3、Cu(NO3)2
③无明显现象 ④Al、Cu、Ag
解析:(5)根据化学方程式分析质量变化:
(先)Al+3AgNO3Al(NO3)3+3Ag
27 510 213 324
反应后溶液质量减小,固体质量增大。
(后)2Al+3Cu(NO3)22Al(NO3)3+3Cu
54 564 426 192
反应后溶液质量减小,固体质量增大。①ab段发生反应的化学方程式为Al+3AgNO3Al(NO3)3+3Ag。②b点时AgNO3恰好被反应完,故溶液中含有生成的Al(NO3)3和未反应的Cu(NO3)2。③c点Al和Cu(NO3)2恰好完全反应,滤渣中只含有Cu、Ag,加稀盐酸无明显现象。④d点时滤渣的成分含有生成的Cu、Ag和过量的Al。
1.D 解析:由于在金属活动性顺序中,铁的金属活动性比铜强但比镁弱,因此铁可以和氯化铜溶液反应,但不能和氯化镁溶液反应;由于铁和氯化铜溶液反应生成金属铜和氯化亚铁溶液,因此留在滤纸上的物质是生成的金属铜和过量的铁。
2.B 解析:向一定质量AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入过量的铁粉,铁先和硝酸银反应生成硝酸亚铁和银,后和硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜。A.滤液中的溶质只有硝酸亚铁,是因为铁过量,该选项正确;B.滤液中不含有硝酸铜,该选项不正确;C.硝酸亚铁溶液是浅绿色溶液,该选项正确;D.滤渣中有Fe、Cu和Ag三种金属,该选项正确。
3.B 解析:A.a点代表锌与AgNO3还没有反应完,溶液中有新生成的Zn(NO3)2、未反应完的AgNO3和未参加反应的Cu(NO3)2,根据化学方程式可知生成的Zn(NO3)2的质量小于消耗的AgNO3的质量,所以溶液质量减小,说法正确,不符合题意;B.b点正好锌将AgNO3反应完,溶液中应有生成的Zn(NO3)2和未反应的Cu(NO3)2,说法不正确,符合题意;C.c点的Cu(NO3)2溶液未完全参与反应,所以溶液颜色为蓝色,说法正确,不符合题意;D.d点代表Cu(NO3)2也刚好反应完,所以滤渣中有铜和银,说法正确,不符合题意。
类型二 【思路分析2】
(3)
① Al(NO3)3 Al、Cu、Ag
② Al(NO3)3 Cu、Ag
③ Al(NO3)3、Cu(NO3)2 Cu、Ag
④ Al(NO3)3、Cu(NO3)2 Ag
⑤ Al(NO3)3、Cu(NO3)2、AgNO3 Ag
【例2】(1)Al(NO3)3 Ag、Cu
(2)Al(NO3)3、Cu(NO3)2 Cu
(3)Al、Cu、Ag Cu(NO3)2、AgNO3
(4)Ag Al(NO3)3 Cu(NO3)2
4.D 解析:锌、铁的金属活动性比铜强,且锌的金属活动性比铁强,将一定质量的锌粉、铁粉混合物加入CuSO4溶液中,锌先与硫酸铜反应生成硫酸锌和铜,锌粉反应完,若还有硫酸铜,铁才能与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜。A.若滤液为无色,说明没有发生铁和硫酸铜的反应,能置换出铜,可以证明锌的金属活动性强于铜,故选项说法正确。B.若滤液为有色溶液,可能是硫酸铜有剩余,滤液中含有锌离子、亚铁离子和铜离子,或者是生成了硫酸亚铁,硫酸铜没有剩余,滤液中含有锌离子、亚铁离子,则滤液中至少含有2种金属离子,故选项说法正确。C.若向滤渣中加入稀盐酸没有气泡产生,说明滤渣中不含锌、铁,硫酸铜可能有剩余,则滤液中可能含有硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸铜三种溶质,故选项说法正确。D.若向滤渣中加入稀盐酸有气泡产生,可能是锌没有反应完全或锌完全反应,铁没有参加反应,或铁反应后有剩余,则滤渣中一定含有铜、铁,可能含有锌,故选项说法错误。
5.C 解析:由金属的活动性可知,Al>Cu>Ag,铝和铜与硝酸银溶液混合时,铝先和硝酸银反应,当铝完全反应后,铜再和硝酸银反应,充分反应后过滤,得到蓝色滤液,说明溶液中含有硝酸铜,说明了铝全部参加反应,置换出部分硝酸银中的银,然后铜再和硝酸银反应,得到银和硝酸铜,但硝酸银不一定完全被反应。由于没有铝,所以向滤渣中加入稀盐酸,一定没有气泡产生,故A错误;由于硝酸银不一定完全被反应,因此只有当硝酸银有剩余时,向滤液中加入稀盐酸,才有沉淀产生,故B错误;根据分析铝和铜都与硝酸银发生了置换反应,故滤渣中一定含有Ag,可能含有铜,故C正确;由上述分析可知,滤液中一定含有Cu(NO3)2、Al(NO3)3,可能含有AgNO3,故D错误。
6.B 解析:向盛有足量硫酸铜溶液的烧杯中加入一定量锌粉和铁粉的混合物,锌会先与硫酸铜反应,然后铁再与硫酸铜反应,由反应的化学方程式可得,每65份质量的锌和硫酸铜反应生成硫酸锌和64份质量的铜,溶液质量增大;每56份质量的铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和64份质量的铜,溶液质量减小。t1时,烧杯里的固体有Zn、Fe、Cu,故A正确;t2时,溶液里的溶质有}、ZnSO4,故B错误;t3时烧杯里的固体有Fe、Cu,故C正确;t4和t5时溶液里的溶质种类相同,都含有硫酸锌、硫酸亚铁,可能含有硫酸铜,故D正确。
7.C 解析:操作1将固体与液体分离,为过滤操作,不需要使用酒精灯,A错误;固体B中含铁与硫酸铜反应生成的铜和过量未被消耗的铁,故固体B的成分是铜和铁,B错误;固体B中含有过量的铁,铁与稀硫酸反应有气泡产生,C正确;铁与硝酸铜反应会生成硝酸亚铁和铜,会引入新的杂质,D错误。
