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单元检测三 金属及其化合物
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这是一份单元检测三 金属及其化合物，共13页。试卷主要包含了本试卷共4页，已知酸性条件下有反应等内容，欢迎下载使用。
1．本试卷共4页。
2．答卷前，考生务必用蓝、黑色字迹的钢笔或圆珠笔将自己的姓名、班级、学号填写在相应位置上。
3．请在密封线内作答，保持试卷清洁完整。
一、选择题：本题共16小题，每小题3分，共48分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．下列关于金属在自然界中存在形态的说法正确的是( )
A．大多数金属在自然界中以单质的形式存在
B．金属在自然界中只能以化合态的形式存在
C．金属在自然界中都能以化合态和游离态两种形式存在
D．金属在自然界中的存在形态与其化学活动性有关
答案 D
解析 自然界中的金属绝大多数以化合物的形式存在，只有极少数化学性质非常稳定的金属以单质形式存在，自然界中的金属是否以单质形式存在，取决于金属的化学活动性，故D正确。
2．下列有关物质性质及应用的说法正确的是( )
A．过量的铜与浓硝酸反应可生成NO
B．Fe在O2中的燃烧产物可用于制红色涂料
C．Na、Al、Cu可以分别用电解冶炼法、热还原法和热分解法得到
D．Fe2＋、SO2都能使酸性高锰酸钾溶液褪色，前者表现出还原性，后者表现出漂白性
答案 A
解析 铜与浓硝酸反应生成NO2，过量的铜与浓硝酸反应会使硝酸变稀，可生成NO，故A正确；制红色涂料的主要成分是三氧化二铁，Fe在O2中的燃烧产物是四氧化三铁，故B错误；Al是活泼性较强的金属，用电解冶炼法得到，铜用热还原法得到，故C错误；Fe2＋、SO2都能使酸性高锰酸钾溶液褪色，都表现出还原性，故D错误。
3．下列操作不合理的是( )
答案 C
解析 做钾元素的焰色反应实验时，需要透过蓝色钴玻璃观察火焰的颜色，C项错误。
4．某黑色粉末可能是Fe3O4或Fe3O4与FeO的混合物，为进一步确认该黑色粉末的成分，下列实验方案不可行的是( )
A．准确称量一定质量的黑色粉末，用H2充分还原，并用干燥剂收集所得水，获得水的准确质量，进行计算
B．准确称量一定质量的黑色粉末，溶解于足量盐酸，加热蒸干溶液并在空气中灼烧至质量不变，称量所得粉末质量，进行计算
C．准确称量一定质量的黑色粉末，用CO充分还原，在CO气流中冷却后准确称量剩余固体的质量，计算
D．准确称量一定质量的黑色粉末，与一定量铝粉混合后点燃，充分反应后冷却，准确称量剩余固体质量，进行计算
答案 D
解析 A项，根据水的质量可以计算得到氧元素的质量，再根据黑色粉末的质量得到铁元素的质量，进而确定黑色粉末的成分；B项，灼烧至质量不变所得粉末是氧化铁，依据氧化铁的质量可以计算得到铁元素的质量，再根据黑色粉末的质量得到氧元素的质量，进而确定黑色粉末的成分；C项，剩余固体是铁，根据黑色粉末的质量得到氧元素的质量，进而确定黑色粉末的成分；D项，反应前后都是固体，而且固体质量不变，不能确定该黑色粉末的成分。
5．(2021·肥东县综合高中高三质检)某工厂用 FeCl3 溶液腐蚀镀有铜的绝缘板生产印刷电路。课外活动小组为确认生产后的废液的组成，进行如下实验：(1)取10 mL废液加入足量的AgNO3溶液，生成沉淀 8.61 g。(2)另取10 mL废液放入铜片充分反应，铜片质量减少了0.256 g。下列关于原废液组成的判断错误的是( )
A．一定含有Fe2＋、 Fe3＋、 Cu2＋、 Cl－
B．c(Fe2＋)∶c(Cu2＋)＝2∶1
C．c(Cl－)＝6 ml·L－1，c(Fe2＋)＝1.2 ml·L－1
D．c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝3∶1
答案 D
解析 废液放入铜片充分反应，铜片质量减少了0.256 g，说明溶液中含有Fe3＋，结合反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2可知，原废液一定含有Fe2＋、Fe3＋、Cu2＋、Cl－，故A正确；由方程式2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2可知，原废液中c(Fe2＋)＝2c(Cu2＋)，c(Fe2＋)∶c(Cu2＋)＝2∶1，故B正确；废液加入足量的AgNO3溶液，生成沉淀8.61 g，沉淀为AgCl，其物质的量为0.06 ml，原废液中c(Cl－)＝eq \f(0.06 ml,0.01 L)＝6 ml·L－1，废液放入铜片充分反应，铜片质量减少了0.256 g，物质的量为eq \f(0.256 g,64 g·ml－1)＝0.004 ml,10 mL废液中Fe3＋为n ml，则
2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2
2 1
n ml 0.004 ml
故n＝0.008 ml，所以原废液中c(Fe3＋)＝eq \f(0.008 ml,0.01 L)＝0.8 ml·L－1，由方程式2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2可知，原废液中c(Fe2＋)＝2c(Cu2＋)，根据电荷守恒，原废液中3c(Fe3＋)＋2c(Fe2＋)＋2c(Cu2＋)＝c(Cl－)，故3×0.8＋2c(Fe2＋)＋c(Fe2＋)＝6，解得c(Fe2＋)＝1.2 ml·L－1，故原废液中c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝1.2 ml·L－1∶0.8 ml·L－1＝3∶2，故C正确、D错误。
6．在火星上工作的美国“勇气号”“机遇号”探测车的一个重要任务就是收集有关Fe2O3及其硫酸盐的信息，用以证明火星上存在或曾经存在过水。以下叙述正确的是( )
A．Fe2O3与Fe3O4互为同素异形体
B．制备Al用电解法，制备Fe、Cu可用还原法
C．将SO2通入BaCl2溶液中至饱和，有沉淀产生
D．检验从火星上带回来的红色物质是否是Fe2O3的操作步骤：样品→粉碎→加水溶解→过滤→向滤液中滴加KSCN溶液
答案 B
解析 A项，同素异形体是指同种元素组成的不同单质，Fe2O3与Fe3O4是铁的不同氧化物，不是单质，不互为同素异形体，错误；B项，由金属活泼性可以知道金属冶炼方法，电解熔融氧化铝冶炼Al，还原剂还原Fe、Cu的化合物冶炼金属Fe、Cu，正确；C项，盐酸的酸性大于亚硫酸，SO2与BaCl2溶液不反应，错误；D项，操作步骤中粉碎后加水，氧化铁不能溶解，无法证明溶液中是否含有铁离子，故操作错误，应溶于盐酸再加KSCN检验，错误。
7．(2020·济南市历城第二中学高三检测)某废催化剂含SiO2、ZnS、CuS及少量的Fe3O4。某实验小组以该废催化剂为原料，回收锌和铜，设计实验流程如图：
下列说法正确的是( )
A．检验滤液1中是否含有Fe2＋，可以选用KSCN和新制的氯水
B．步骤②操作中，应先加6%H2O2，然后不断搅拌下缓慢加入1.0 ml·L－1H2SO4
C．滤渣1成分是SiO2和CuS，滤渣2成分只有SiO2
D．步骤①操作中，生成的气体需用NaOH溶液或CuSO4溶液吸收
答案 D
解析 滤液1中可能含有Fe2＋、Fe3＋，加入KSCN溶液和新制的氯水不能检验是否含Fe2＋，故A错误；过氧化氢在酸性条件下可氧化CuS，应先加入稀硫酸，再加入过氧化氢，故B错误；滤渣2含有硫和二氧化硅，故C错误；步骤①操作中生成的气体为硫化氢，需用NaOH溶液或CuSO4溶液吸收，故D正确。
8．将金属铜、铁置于氯化铁溶液中充分反应，下列对反应情况设想的评价正确的是( )
答案 D
解析 氧化性：Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋。如果Fe3＋的量很多，将铁和铜全部氧化后还有剩余，A项错误；当铁有剩余时，溶液中不会存在Cu2＋，B项错误；当铜有剩余时，可能部分铜发生反应，溶液中可能有Cu2＋，C项错误；因还原性：Fe>Cu，故不存在有铁无铜的情况，D项正确。
9．下列有关铁、铜及其化合物的说法正确的是( )
A．FeSO4 可用于生产缺铁性贫血的药剂
B．硫酸铜常用作饮用水的消毒剂
C．常温下铁与浓硫酸不反应
D．铁丝不能代替铂丝来做焰色反应实验
答案 A
解析 绿矾(FeSO4·7H2O)是治疗缺铁性贫血药品的重要成分，故A正确；硫酸铜是重金属盐，可使蛋白质变性，常用作游泳池的消毒剂，不能用作饮用水的消毒剂，故B错误；常温下铁与浓硫酸产生了一层致密氧化膜，阻止了内部金属继续被氧化，不是不反应，故C错误；铁丝灼烧时，火焰无色且铁丝的熔点高，所以能代替铂丝来做焰色反应实验，故D错误。
10．已知酸性条件下有反应：2Cu＋===Cu2＋＋Cu。氢气还原氧化铜实验由于反应温度不同，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体，某同学对某次氢气还原氧化铜的红色固体产物做了如下实验，实验操作和实验现象列表如下：
由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物( )
A．是Cu2O
B．是Cu
C．一定有Cu，可能有Cu2O
D．一定有Cu2O，可能有Cu
答案 B
解析 已知酸性条件下有反应：2Cu＋===Cu2＋＋Cu，氢气还原氧化铜实验可能产生Cu或Cu2O，铜不与稀硫酸反应，加入稀硫酸红色固体不反应，说明一定无氧化亚铜存在；加入浓硫酸加热生成无色气体二氧化硫，说明是铜；加入稀硝酸生成无色气体NO和硝酸铜蓝色溶液，说明是金属铜；与浓硝酸反应生成红棕色气体NO2和硝酸铜蓝色溶液，说明是金属铜；综上所述，本次氢气还原氧化铜的产物红色固体只能是铜。
11．(2020·黑龙江省海林林业局第一中学高三调研)由氧化铜、氧化铁、氧化锌组成的混合物a g，加入2 ml·L－1硫酸50 mL时固体恰好完全溶解，若将a g该混合物在足量的一氧化碳中加热充分反应，冷却后剩余固体的质量为( )
A．1.6 g B．(a－1.6)g
C．(a－3.2)g D．无法确定
答案 B
解析 铁、铜和锌的氧化物在足量的CO中加热，最终得到的固体是相应元素的单质，所以要求固体的质量，若能求出氧化物混合物中氧元素的总质量，在氧化物总质量的基础上扣除即可。上述混合物与硫酸反应过程不涉及变价，实质是复分解反应，可以简单表示为MOx＋2xH＋===M2x＋＋xH2O，其中x不一定为整数。因此，消耗的H＋的量是金属氧化物中O的两倍，所以该金属氧化物的混合物中：n(O)＝eq \f(4 ml·L－1×0.05 L,2)＝0.1 ml，所以金属元素总质量为(a－1.6)g，B项正确。
12．为测定含镁3%～5%的铝镁合金中镁的质量分数，设计了2种实验方案：
方案一：镁铝合金加入足量的氢氧化钠溶液中充分反应后过滤，测定剩余固体质量；
方案二：称量m g铝镁合金粉末，放在图中惰性电热板上，通电使其充分灼烧。测得固体质量增重。下列说法不正确的是( )
A．方案一中若称取5.4 g合金粉末样品，投入V mL 2.0 ml·L－1 NaOH溶液中反应，则V≥100
B．方案一中测定剩余固体质量时，过滤后未洗涤固体就干燥、称量，则镁的质量分数偏高
C．方案二中欲计算镁的质量分数，实验中还需测定灼烧后固体的质量
D．方案二中若用空气代替O2进行实验，则测定结果偏高
答案 A
解析 A项，含镁为5%时，金属铝的含量最低，5.4 g合金中铝的质量为5.4×(1－5%) g，则根据反应：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑可知，Al～NaOH，eq \f(5.4×1－5%,27)∶(V×10－3×2.0)＝1∶1，解得V＝95，因此取5.4 g合金粉末样品，投入V mL
2.0 ml·L－1 NaOH溶液中反应，则V≥95，错误；B项，方案一中金属铝与氢氧化钠溶液反应，过滤后剩余固体镁；测定剩余固体质量时，过滤后未洗涤固体就干燥、称量，相当于镁的质量偏大，则镁的质量分数偏高，正确；C项，Mg、Al均与氧气反应生成金属氧化物，则还需测定生成物的质量，根据镁铝质量守恒，氧化镁和氧化铝质量守恒，列方程可以求出金属镁的质量，进而求出镁的质量分数，正确；D项，空气中有氮气和氧气，金属镁能够与氮气反应生成氮化镁，灼烧后固体质量增大，金属镁的质量偏大，测定结果偏高，正确。
13．CaH2是重要的供氢剂，遇水或酸能引起燃烧。利用下列装置制备氢化钙固体(提供的实验仪器不得重复使用)。下列说法正确的是( )
A．装置①在加入试剂前无需检查装置气密性
B．仪器接口的连接顺序为a→c→b→f→g→d→e
C．加热装置④之前必须检查气体的纯度
D．装置③的主要作用是防止空气中的CO2、H2O(g)进入装置④中
答案 C
解析 装置①为启普发生器，加入试剂之前必须检查装置气密性，A项错误；装置①中产生的H2会混有氯化氢、水蒸气，通过装置③可以除去这两种杂质，所以仪器接口的连接顺序为a→d→e→f→g(g→f)→b→c，B项错误；为了防止金属钙与空气中的物质发生反应，需要在加热前通入氢气排尽装置④硬质玻璃管中的空气，通过检查氢气纯度判断空气是否排尽，C项正确；装置③的作用是除去氢气中混有的氯化氢、水蒸气，D项错误。
14．实验室利用废弃旧电池的铜帽(Zn、Cu总含量约为99%)回收Cu并制备ZnO的部分实验过程如图所示：
下列叙述错误的是( )
A．合理处理废弃旧电池的铜帽既有利于节约资源，又有利于保护环境
B．“溶解”操作中可用酸性条件下不断鼓入O2代替H2O2
C．加入锌粉反应的离子为Cu2＋
D．“过滤”操作后直接将溶液蒸发结晶、高温灼烧得到ZnO
答案 D
解析 合理处理废弃旧电池的铜帽，可回收利用，节约资源，避免污染，故A正确；酸性条件下，通入氧气可氧化铜生成硫酸铜，故B正确；加入锌粉，可置换出铜，得到海绵铜，故C正确；滤液中含有硫酸锌，直接加热、蒸发结晶不能得到ZnO，故D错误。
15．以白云石(MgCO3和CaCO3的混合物)为原料制备氢氧化镁的工艺流程如图所示：
下列说法正确的是( )
A．(NH4)2SO4溶液呈碱性
B．氨可用于制备化肥
C．加入氨水时，发生反应的离子方程式为Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
D．“轻烧”白云石的目的是生成CaO和MgO
答案 B
解析 分析流程可知，轻烧后分解的只有碳酸镁，研磨加入水和硫酸铵加热，硫酸铵和氧化镁反应生成氨气、硫酸镁和水，过滤后滤液加入氨水生成氢氧化镁沉淀，再过滤得到氢氧化镁固体。(NH4)2SO4溶液中NHeq \\al(＋,4)水解溶液呈酸性，故A项错误；氨可用于制备氮肥，故B项正确；NH3·H2O是弱碱，在离子方程式中不能拆分，正确的离子方程式为Mg2＋＋2NH3·H2O ===Mg(OH)2↓＋2NHeq \\al(＋,4)，故C项错误；“轻烧”白云石的目的是使碳酸镁分解生成MgO，碳酸钙不分解，故D项错误。
16．Cu与浓硝酸反应生成氮的氧化物，这些氧化物恰好溶解在NaOH溶液中得到NaNO3和NaNO2的混合溶液，反应过程及有关数据如图所示。
下列有关判断正确的是( )
A．若铜片为51.2 g，则生成0.2 ml NaNO3
B．常温下，Cu遇浓硝酸发生钝化，不可能发生上述反应
C．标准状况下收集的氮氧化物为20.16 L
D．反应过程中生成的Cu(NO3)2既是氧化产物，又是还原产物
答案 A
解析 分析整个反应过程可知仅有两种元素的化合价发生变化，即Cu→Cu2＋，HNO3→NaNO2,51.2 g Cu的物质的量为0.8 ml，共失去电子0.8 ml×2＝1.6 ml，由得失电子守恒可知HNO3→NaNO2得到1.6 ml电子，故产物中NaNO2的物质的量为0.8 ml，由Na原子守恒可得另一种产物NaNO3的物质的量为0.2 ml，A正确；常温下，Cu能与浓硝酸反应，B错误；部分NO2会转化为N2O4，而N2O4在标准状况下不是气体，C错误；反应过程中生成的Cu(NO3)2是氧化产物，不是还原产物，D错误。
二、非选择题：本题共5小题，共52分。
17．(10分)铁是人类较早使用的金属之一。运用所学知识回答下列问题。
(1)用丁达尔效应鉴别Fe(OH)3胶体和FeCl3溶液的操作是______________________________
_______________________________________________________(写出具体实验操作，结论)。
(2)电子工业用FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜，制造印刷电路板，请写出FeCl3溶液与铜反应的离子方程式：
_______________________________________________________________________________。
(3)某研究性学习小组为检验FeCl3腐蚀铜后所得溶液中是否含有Fe2＋，正确的实验方法是________________________________________________________________________________
(写出具体实验操作、现象、结论)。
(4)工程师欲从制造印刷电路板的废水中回收铜，并获得FeCl3溶液，设计如下方案：
①滤渣C的成分为______________(填化学式)。
②加过量D发生反应的离子方程式为______________________________________________。
③通入F发生反应的离子方程式为________________________________________________。
答案 (1)用平行光照射两种分散系，Fe(OH)3胶体会产生一条光亮的通路，而FeCl3溶液不能
(2)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
(3)取适量溶液于试管中，滴入铁氰化钾溶液，若生成蓝色沉淀，则含Fe2＋
(4)①Fe、Cu
②Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
③2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
18．(10分)(2020·锦州市黑山县黑山中学高三模拟)铁、铝、铜等金属及其化合物在日常生活中应用广泛，请回答下列问题。
(1)生铁中含有一种铁碳化合物X(Fe3C)。X在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体Y，将Y溶于过量盐酸，离子方程式为_______________________________________________；
Y与过量浓硝酸反应后溶液中含有的盐的化学式为___________________________________。
(2)某溶液中含有Mg2＋、Fe2＋、Al3＋、Cu2＋等离子，向其中加入过量的NaOH溶液后，过滤，将滤渣高温灼烧并将灼烧后的固体投入到过量的稀盐酸中，所得溶液与原溶液相比，溶液中大量减少的阳离子是________(填字母)。
A．Mg2＋ B．Fe2＋
C．Al3＋ D．Cu2＋
(3)氧化铁是重要的工业颜料，用废铁屑制备它的流程如下：
①Na2CO3溶液可以除油污，原因是(用离子方程式表示)
______________________________________________________________________________；
②操作Ⅱ中沉淀的洗涤方法是____________________________________________________；
③请写出生成FeCO3沉淀的离子方程式：__________________________________________。
答案 (1)Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O
Fe(NO3)3 (2)BC (3)①COeq \\al(2－,3)＋H2OHCOeq \\al(－,3)＋OH－ ②向漏斗中加入蒸馏水至没过固体，让水自然流出，重复2～3次 ③Fe2＋＋2HCOeq \\al(－,3)===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O
解析 (1)Fe3C在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体Y，Y为Fe3O4，溶于过量的盐酸生成氯化亚铁、氯化铁和水，化学方程式为Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O，硝酸具有强氧化性，Fe3O4与过量的浓硝酸反应生成硝酸铁，化学式为Fe(NO3)3。
(2)加入过量的NaOH，Al3＋转化为偏铝酸根，Mg2＋、Fe2＋、Cu2＋转化为氢氧化物沉淀，且氢氧化亚铁易被氧化，灼烧滤渣得到固体氧化镁、氧化铜、氧化铁，投入到过量的稀盐酸中，所得溶液中含有Mg2＋、Fe3＋、Cu2＋，与原溶液相比，溶液中大量减少的阳离子是Al3＋、Fe2＋。
(3)①碳酸钠溶液中碳酸根水解COeq \\al(2－,3)＋H2OHCOeq \\al(－,3)＋OH－，溶液呈碱性，油污主要为油脂，可在碱性条件下发生水解反应而除去。②FeCO3沉淀会附着其他离子，需要进行洗涤，减少杂质，具体操作：向漏斗中加入蒸馏水至没过固体，让水自然流出，重复2～3次。③由工艺流程可知，操作Ⅰ所得的滤液中主要有硫酸亚铁，加入碳酸氢铵，实质是亚铁离子与碳酸氢根离子反应，生成FeCO3沉淀，同时生成二氧化碳、水，反应的离子方程式为Fe2＋＋2HCOeq \\al(－,3)===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O。
19．(10分)(2021·湖南雨花区雅礼中学高三模拟)碱性锌锰电池的工作原理：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2，其中的电解质溶液是KOH溶液。某课题组用废旧铁壳无汞碱性锌锰电池为原料，制备一种新型材料——MnxZn(1－x)Fe2O4，其工艺流程如图所示：
(1)已知MnxZn(1－x)Fe2O4中锰元素的化合价与实验室用二氧化锰制取氯气时还原产物中的锰相同，则铁元素的化合价为________。
(2)“浸取”工序得到的滤液A经蒸发结晶，可以获得化工产品M，M的电子式为____________。
(3)“溶渣”工序中稀硫酸与铁反应生成的硫酸亚铁可将＋3价锰的化合物全部还原成Mn2＋，写出该反应的离子方程式：___________________________________________________。
(4)“调铁”工序的目的是调整滤液中铁离子的总浓度，使其中金属元素的物质的量之比与产品的化学式MnxZn(1－x)Fe2O4相符合。写出“调铁”工序中发生反应的离子方程式：________________、________________。
(5)在“氧化”工序中，加入双氧水的目的是__________________；生产过程中发现实际消耗双氧水的量大于理论值，其可能原因除温度外，主要是________________________________。
(6)用氨水“调pH”后，经“结晶”“过滤”可得到产品和滤液C，从滤液C中还可分离出一种氮肥。该氮肥的溶液中离子浓度由大到小的排序为_______________________________。
答案 (1)＋3 (2) (3)MnO(OH)＋Fe2＋＋3H＋===Mn2＋＋Fe3＋＋2H2O (4)Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2 ↑ (5)把Fe2＋氧化为Fe3＋ 生成的 Fe3＋催化了双氧水的分解
(6)c(NHeq \\al(＋,4))＞c(SOeq \\al(2－,4))＞c(H＋ )＞c(OH－ )
解析 (1)实验室用二氧化锰制取氯气时还原产物为氯化锰，其中锰的化合价为＋2。MnxZn(1－x)Fe2O4中锰元素的化合价与实验室用二氧化锰制取氯气时的还原产物中锰的化合价相同可知，Mn为＋2价，Zn为＋2价、O为－2价，根据化合物中化合价的代数和为0，铁元素的化合价为eq \f(0－－2×4－2x－2－2x,2)＝＋3。(2) 碱性锌锰电池用水浸取，过滤后的滤液A中的溶质是KOH，KOH中含有离子键和共价键，电子式为。(3)“溶渣”工序中稀硫酸与铁反应生成的硫酸亚铁可将＋3价锰的化合物全部还原成Mn2＋，该反应的离子方程式：MnO(OH)＋Fe2＋＋3H＋===Mn2＋＋Fe3＋＋2H2O。(4)调铁工序之前的滤液中含有Fe3＋、过量的硫酸，因此发生反应的离子方程式有Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。(5)在“氧化”工序中，加入双氧水的目的是把Fe2＋氧化为Fe3＋；生产过程中发现实际消耗双氧水的量大于理论值，其可能的原因除温度外，Fe3＋催化了过氧化氢的分解，也会导致双氧水的用量增加。(6)用氨水“调pH”后，经“结晶”“过滤”可得到产品和滤液C，从滤液C中分离出一种氮肥为硫酸铵[(NH4)2SO4]，铵根离子水解，导致溶液显酸性，溶液中离子浓度由大到小的排序为c(NHeq \\al(＋,4))＞c(SOeq \\al(2－,4))＞c(H＋ )＞c(OH－ )。
20．(12分)氮化镁是一种浅黄色粉末，易水解生成氢氧化镁和氨气，常用于制备其他超硬、高导热、耐高温的氮化物。实验室用以下装置制取干燥、纯净的N2并与金属镁反应制取氮化镁。
已知：Mg＋2NH3eq \(=====,\s\up7(△))Mg(NH2)2＋H2
回答下列问题：
(1)装置A的分液漏斗中盛装的试剂是________；B、F中盛装碱石灰的仪器名称是________。
(2)连接好装置进行实验前经检查装置的气密性良好。其他实验步骤如下：
①装药品 ②点燃C处酒精灯 ③点燃E处酒精灯
④打开A中分液漏斗
正确的顺序为____________(填序号)。
(3)与分液漏斗相连通的橡胶管的作用是___________________________________________。
(4)C中反应的化学方程式是_____________________________________________________。
(5)D装置的作用是_____________________________________________________________。
(6)若24.0 g镁放入E装置中，实验结束后称得E增加了7.0 g，则氮化镁的产率是________。
(7)设计简单实验证明E中得到的固体中含有氮化镁：
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)浓氨水 (球形)干燥管 (2)①④②③
(3)平衡分液漏斗内外压强，便于液体顺利流下
(4)3CuO＋2NH3eq \(=====,\s\up7(△))3Cu＋N2＋3H2O
(5)吸收氨气并干燥氮气 (6)75.0%
(7)取所得固体放入试管中，滴入少量蒸馏水，用镊子夹取一块湿润的红色石蕊试纸接近试管口，试纸变蓝色，证明含有氮化镁
解析 (1)装置A是用生石灰和浓氨水制备NH3的装置；由图中仪器结构可知，B、F中盛装碱石灰的仪器是(球形)干燥管。
(2)装置内含有空气，对E装置反应会有影响，所以要先点燃C处酒精灯，利用产生的N2排尽装置中的空气后，再点燃E处酒精灯。
(3)橡胶管起平衡气压的作用，使漏斗里面的气压与烧瓶内的气压始终相等。
(4)C中反应为氨气和氧化铜在加热条件下生成氮气的反应，根据产物写出化学方程式。
(5)E中镁和氮气反应，NH3和水蒸气会干扰实验，用装置D除去。
(7)根据氮化镁水解生成氢氧化镁沉淀与氨气，氨气使湿润的红色石蕊试纸变蓝，据此设计证明有氮化镁生成。
21．(10分)四氯化钛(TiCl4)是制取航空材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成分是FeTiO3，不溶于水)制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意图：
回答下列问题：
(1)“酸浸”时需要将钛铁矿粉碎，其目的是________________________________________。
(2)浸出液呈强酸性，含有TiO2＋、Fe2＋及少量Fe3＋、Al3＋等离子，则生成TiO2＋的离子方程式是_____________________________________________________________________________。
(3)“反应”时需加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生：
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
2TiO2＋(无色)＋Fe＋4H＋===2Ti3＋(紫色)＋Fe2＋＋2H2O
Ti3＋(紫色)＋Fe3＋＋H2O===TiO2＋(无色)＋Fe2＋＋2H＋
加入铁屑的作用是______________。
(4)通过控制条件，可以使过程①中生成的TiO2·nH2O形成一种液态分散系，用一束光照射该分散系能够产生丁达尔效应，则分散质颗粒直径的范围是________________________。
(5)过程①制得的固体TiO2·nH2O需用过量酸清洗以除去其中的Fe(OH)3杂质，检验Fe(OH)3杂质除净的实验方法是___________________________________________________________。
(6)过程③生成的废气中含有CO，则TiO2和焦炭、氯气在高温下发生反应的化学方程式是__________________________________。
(7)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是__________________________(只要求写出一项)。
(8)依据下表中信息，可采用________方法精制含少量SiCl4杂质的TiCl4。
答案 (1)增大接触面积，加快反应速率
(2)FeTiO3＋4H＋===TiO2＋＋Fe2＋＋2H2O
(3)将Fe3＋还原为Fe2＋
(4)10－9～10－7m
(5)用试管取少量最后一次洗涤液，加入KSCN溶液，若溶液未变为红色，则说明Fe(OH)3杂质已除净
(6)TiO2＋2C＋2Cl2eq \(=====,\s\up7(高温))TiCl4＋2CO
(7)过程③中产生的CO和残留的Cl2有毒，污染空气
(8)蒸馏选项
反应情况设想
评价
A
当铁、铜均不剩余时，溶液中一定有Fe2＋、Cu2＋，一定无Fe3＋
正确，Fe3＋和Fe、Cu均可反应
B
当铁、铜均有剩余时，溶液中一定有Fe2＋、Cu2＋，无Fe3＋
正确，Fe和Cu都与Fe3＋反应，故有Fe2＋和Cu2＋，无Fe3＋
C
当铜有剩余，铁无剩余时，溶液中一定只有Fe2＋，无Cu2＋
正确，Cu有剩余，故无Cu2＋
D
当铁有剩余，铜无剩余时，溶液中一定有Fe2＋、Cu2＋
不正确，不可能是Fe剩余，而Cu不剩余，因为Fe比Cu优先与Fe3＋反应
加入试剂
稀硫酸
浓硫酸并加热
稀硝酸
浓硝酸
实验现象
红色固体不反应
无色气体
无色气体
蓝色溶液
红棕色气体
蓝色溶液
TiCl4
SiCl4
熔点/℃
－25.0
－68.8
沸点/℃
136.4
57.6
1．本试卷共4页。
2．答卷前，考生务必用蓝、黑色字迹的钢笔或圆珠笔将自己的姓名、班级、学号填写在相应位置上。
3．请在密封线内作答，保持试卷清洁完整。
一、选择题：本题共16小题，每小题3分，共48分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．下列关于金属在自然界中存在形态的说法正确的是( )
A．大多数金属在自然界中以单质的形式存在
B．金属在自然界中只能以化合态的形式存在
C．金属在自然界中都能以化合态和游离态两种形式存在
D．金属在自然界中的存在形态与其化学活动性有关
答案 D
解析 自然界中的金属绝大多数以化合物的形式存在，只有极少数化学性质非常稳定的金属以单质形式存在，自然界中的金属是否以单质形式存在，取决于金属的化学活动性，故D正确。
2．下列有关物质性质及应用的说法正确的是( )
A．过量的铜与浓硝酸反应可生成NO
B．Fe在O2中的燃烧产物可用于制红色涂料
C．Na、Al、Cu可以分别用电解冶炼法、热还原法和热分解法得到
D．Fe2＋、SO2都能使酸性高锰酸钾溶液褪色，前者表现出还原性，后者表现出漂白性
答案 A
解析 铜与浓硝酸反应生成NO2，过量的铜与浓硝酸反应会使硝酸变稀，可生成NO，故A正确；制红色涂料的主要成分是三氧化二铁，Fe在O2中的燃烧产物是四氧化三铁，故B错误；Al是活泼性较强的金属，用电解冶炼法得到，铜用热还原法得到，故C错误；Fe2＋、SO2都能使酸性高锰酸钾溶液褪色，都表现出还原性，故D错误。
3．下列操作不合理的是( )
答案 C
解析 做钾元素的焰色反应实验时，需要透过蓝色钴玻璃观察火焰的颜色，C项错误。
4．某黑色粉末可能是Fe3O4或Fe3O4与FeO的混合物，为进一步确认该黑色粉末的成分，下列实验方案不可行的是( )
A．准确称量一定质量的黑色粉末，用H2充分还原，并用干燥剂收集所得水，获得水的准确质量，进行计算
B．准确称量一定质量的黑色粉末，溶解于足量盐酸，加热蒸干溶液并在空气中灼烧至质量不变，称量所得粉末质量，进行计算
C．准确称量一定质量的黑色粉末，用CO充分还原，在CO气流中冷却后准确称量剩余固体的质量，计算
D．准确称量一定质量的黑色粉末，与一定量铝粉混合后点燃，充分反应后冷却，准确称量剩余固体质量，进行计算
答案 D
解析 A项，根据水的质量可以计算得到氧元素的质量，再根据黑色粉末的质量得到铁元素的质量，进而确定黑色粉末的成分；B项，灼烧至质量不变所得粉末是氧化铁，依据氧化铁的质量可以计算得到铁元素的质量，再根据黑色粉末的质量得到氧元素的质量，进而确定黑色粉末的成分；C项，剩余固体是铁，根据黑色粉末的质量得到氧元素的质量，进而确定黑色粉末的成分；D项，反应前后都是固体，而且固体质量不变，不能确定该黑色粉末的成分。
5．(2021·肥东县综合高中高三质检)某工厂用 FeCl3 溶液腐蚀镀有铜的绝缘板生产印刷电路。课外活动小组为确认生产后的废液的组成，进行如下实验：(1)取10 mL废液加入足量的AgNO3溶液，生成沉淀 8.61 g。(2)另取10 mL废液放入铜片充分反应，铜片质量减少了0.256 g。下列关于原废液组成的判断错误的是( )
A．一定含有Fe2＋、 Fe3＋、 Cu2＋、 Cl－
B．c(Fe2＋)∶c(Cu2＋)＝2∶1
C．c(Cl－)＝6 ml·L－1，c(Fe2＋)＝1.2 ml·L－1
D．c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝3∶1
答案 D
解析 废液放入铜片充分反应，铜片质量减少了0.256 g，说明溶液中含有Fe3＋，结合反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2可知，原废液一定含有Fe2＋、Fe3＋、Cu2＋、Cl－，故A正确；由方程式2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2可知，原废液中c(Fe2＋)＝2c(Cu2＋)，c(Fe2＋)∶c(Cu2＋)＝2∶1，故B正确；废液加入足量的AgNO3溶液，生成沉淀8.61 g，沉淀为AgCl，其物质的量为0.06 ml，原废液中c(Cl－)＝eq \f(0.06 ml,0.01 L)＝6 ml·L－1，废液放入铜片充分反应，铜片质量减少了0.256 g，物质的量为eq \f(0.256 g,64 g·ml－1)＝0.004 ml,10 mL废液中Fe3＋为n ml，则
2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2
2 1
n ml 0.004 ml
故n＝0.008 ml，所以原废液中c(Fe3＋)＝eq \f(0.008 ml,0.01 L)＝0.8 ml·L－1，由方程式2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2可知，原废液中c(Fe2＋)＝2c(Cu2＋)，根据电荷守恒，原废液中3c(Fe3＋)＋2c(Fe2＋)＋2c(Cu2＋)＝c(Cl－)，故3×0.8＋2c(Fe2＋)＋c(Fe2＋)＝6，解得c(Fe2＋)＝1.2 ml·L－1，故原废液中c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝1.2 ml·L－1∶0.8 ml·L－1＝3∶2，故C正确、D错误。
6．在火星上工作的美国“勇气号”“机遇号”探测车的一个重要任务就是收集有关Fe2O3及其硫酸盐的信息，用以证明火星上存在或曾经存在过水。以下叙述正确的是( )
A．Fe2O3与Fe3O4互为同素异形体
B．制备Al用电解法，制备Fe、Cu可用还原法
C．将SO2通入BaCl2溶液中至饱和，有沉淀产生
D．检验从火星上带回来的红色物质是否是Fe2O3的操作步骤：样品→粉碎→加水溶解→过滤→向滤液中滴加KSCN溶液
答案 B
解析 A项，同素异形体是指同种元素组成的不同单质，Fe2O3与Fe3O4是铁的不同氧化物，不是单质，不互为同素异形体，错误；B项，由金属活泼性可以知道金属冶炼方法，电解熔融氧化铝冶炼Al，还原剂还原Fe、Cu的化合物冶炼金属Fe、Cu，正确；C项，盐酸的酸性大于亚硫酸，SO2与BaCl2溶液不反应，错误；D项，操作步骤中粉碎后加水，氧化铁不能溶解，无法证明溶液中是否含有铁离子，故操作错误，应溶于盐酸再加KSCN检验，错误。
7．(2020·济南市历城第二中学高三检测)某废催化剂含SiO2、ZnS、CuS及少量的Fe3O4。某实验小组以该废催化剂为原料，回收锌和铜，设计实验流程如图：
下列说法正确的是( )
A．检验滤液1中是否含有Fe2＋，可以选用KSCN和新制的氯水
B．步骤②操作中，应先加6%H2O2，然后不断搅拌下缓慢加入1.0 ml·L－1H2SO4
C．滤渣1成分是SiO2和CuS，滤渣2成分只有SiO2
D．步骤①操作中，生成的气体需用NaOH溶液或CuSO4溶液吸收
答案 D
解析 滤液1中可能含有Fe2＋、Fe3＋，加入KSCN溶液和新制的氯水不能检验是否含Fe2＋，故A错误；过氧化氢在酸性条件下可氧化CuS，应先加入稀硫酸，再加入过氧化氢，故B错误；滤渣2含有硫和二氧化硅，故C错误；步骤①操作中生成的气体为硫化氢，需用NaOH溶液或CuSO4溶液吸收，故D正确。
8．将金属铜、铁置于氯化铁溶液中充分反应，下列对反应情况设想的评价正确的是( )
答案 D
解析 氧化性：Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋。如果Fe3＋的量很多，将铁和铜全部氧化后还有剩余，A项错误；当铁有剩余时，溶液中不会存在Cu2＋，B项错误；当铜有剩余时，可能部分铜发生反应，溶液中可能有Cu2＋，C项错误；因还原性：Fe>Cu，故不存在有铁无铜的情况，D项正确。
9．下列有关铁、铜及其化合物的说法正确的是( )
A．FeSO4 可用于生产缺铁性贫血的药剂
B．硫酸铜常用作饮用水的消毒剂
C．常温下铁与浓硫酸不反应
D．铁丝不能代替铂丝来做焰色反应实验
答案 A
解析 绿矾(FeSO4·7H2O)是治疗缺铁性贫血药品的重要成分，故A正确；硫酸铜是重金属盐，可使蛋白质变性，常用作游泳池的消毒剂，不能用作饮用水的消毒剂，故B错误；常温下铁与浓硫酸产生了一层致密氧化膜，阻止了内部金属继续被氧化，不是不反应，故C错误；铁丝灼烧时，火焰无色且铁丝的熔点高，所以能代替铂丝来做焰色反应实验，故D错误。
10．已知酸性条件下有反应：2Cu＋===Cu2＋＋Cu。氢气还原氧化铜实验由于反应温度不同，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体，某同学对某次氢气还原氧化铜的红色固体产物做了如下实验，实验操作和实验现象列表如下：
由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物( )
A．是Cu2O
B．是Cu
C．一定有Cu，可能有Cu2O
D．一定有Cu2O，可能有Cu
答案 B
解析 已知酸性条件下有反应：2Cu＋===Cu2＋＋Cu，氢气还原氧化铜实验可能产生Cu或Cu2O，铜不与稀硫酸反应，加入稀硫酸红色固体不反应，说明一定无氧化亚铜存在；加入浓硫酸加热生成无色气体二氧化硫，说明是铜；加入稀硝酸生成无色气体NO和硝酸铜蓝色溶液，说明是金属铜；与浓硝酸反应生成红棕色气体NO2和硝酸铜蓝色溶液，说明是金属铜；综上所述，本次氢气还原氧化铜的产物红色固体只能是铜。
11．(2020·黑龙江省海林林业局第一中学高三调研)由氧化铜、氧化铁、氧化锌组成的混合物a g，加入2 ml·L－1硫酸50 mL时固体恰好完全溶解，若将a g该混合物在足量的一氧化碳中加热充分反应，冷却后剩余固体的质量为( )
A．1.6 g B．(a－1.6)g
C．(a－3.2)g D．无法确定
答案 B
解析 铁、铜和锌的氧化物在足量的CO中加热，最终得到的固体是相应元素的单质，所以要求固体的质量，若能求出氧化物混合物中氧元素的总质量，在氧化物总质量的基础上扣除即可。上述混合物与硫酸反应过程不涉及变价，实质是复分解反应，可以简单表示为MOx＋2xH＋===M2x＋＋xH2O，其中x不一定为整数。因此，消耗的H＋的量是金属氧化物中O的两倍，所以该金属氧化物的混合物中：n(O)＝eq \f(4 ml·L－1×0.05 L,2)＝0.1 ml，所以金属元素总质量为(a－1.6)g，B项正确。
12．为测定含镁3%～5%的铝镁合金中镁的质量分数，设计了2种实验方案：
方案一：镁铝合金加入足量的氢氧化钠溶液中充分反应后过滤，测定剩余固体质量；
方案二：称量m g铝镁合金粉末，放在图中惰性电热板上，通电使其充分灼烧。测得固体质量增重。下列说法不正确的是( )
A．方案一中若称取5.4 g合金粉末样品，投入V mL 2.0 ml·L－1 NaOH溶液中反应，则V≥100
B．方案一中测定剩余固体质量时，过滤后未洗涤固体就干燥、称量，则镁的质量分数偏高
C．方案二中欲计算镁的质量分数，实验中还需测定灼烧后固体的质量
D．方案二中若用空气代替O2进行实验，则测定结果偏高
答案 A
解析 A项，含镁为5%时，金属铝的含量最低，5.4 g合金中铝的质量为5.4×(1－5%) g，则根据反应：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑可知，Al～NaOH，eq \f(5.4×1－5%,27)∶(V×10－3×2.0)＝1∶1，解得V＝95，因此取5.4 g合金粉末样品，投入V mL
2.0 ml·L－1 NaOH溶液中反应，则V≥95，错误；B项，方案一中金属铝与氢氧化钠溶液反应，过滤后剩余固体镁；测定剩余固体质量时，过滤后未洗涤固体就干燥、称量，相当于镁的质量偏大，则镁的质量分数偏高，正确；C项，Mg、Al均与氧气反应生成金属氧化物，则还需测定生成物的质量，根据镁铝质量守恒，氧化镁和氧化铝质量守恒，列方程可以求出金属镁的质量，进而求出镁的质量分数，正确；D项，空气中有氮气和氧气，金属镁能够与氮气反应生成氮化镁，灼烧后固体质量增大，金属镁的质量偏大，测定结果偏高，正确。
13．CaH2是重要的供氢剂，遇水或酸能引起燃烧。利用下列装置制备氢化钙固体(提供的实验仪器不得重复使用)。下列说法正确的是( )
A．装置①在加入试剂前无需检查装置气密性
B．仪器接口的连接顺序为a→c→b→f→g→d→e
C．加热装置④之前必须检查气体的纯度
D．装置③的主要作用是防止空气中的CO2、H2O(g)进入装置④中
答案 C
解析 装置①为启普发生器，加入试剂之前必须检查装置气密性，A项错误；装置①中产生的H2会混有氯化氢、水蒸气，通过装置③可以除去这两种杂质，所以仪器接口的连接顺序为a→d→e→f→g(g→f)→b→c，B项错误；为了防止金属钙与空气中的物质发生反应，需要在加热前通入氢气排尽装置④硬质玻璃管中的空气，通过检查氢气纯度判断空气是否排尽，C项正确；装置③的作用是除去氢气中混有的氯化氢、水蒸气，D项错误。
14．实验室利用废弃旧电池的铜帽(Zn、Cu总含量约为99%)回收Cu并制备ZnO的部分实验过程如图所示：
下列叙述错误的是( )
A．合理处理废弃旧电池的铜帽既有利于节约资源，又有利于保护环境
B．“溶解”操作中可用酸性条件下不断鼓入O2代替H2O2
C．加入锌粉反应的离子为Cu2＋
D．“过滤”操作后直接将溶液蒸发结晶、高温灼烧得到ZnO
答案 D
解析 合理处理废弃旧电池的铜帽，可回收利用，节约资源，避免污染，故A正确；酸性条件下，通入氧气可氧化铜生成硫酸铜，故B正确；加入锌粉，可置换出铜，得到海绵铜，故C正确；滤液中含有硫酸锌，直接加热、蒸发结晶不能得到ZnO，故D错误。
15．以白云石(MgCO3和CaCO3的混合物)为原料制备氢氧化镁的工艺流程如图所示：
下列说法正确的是( )
A．(NH4)2SO4溶液呈碱性
B．氨可用于制备化肥
C．加入氨水时，发生反应的离子方程式为Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
D．“轻烧”白云石的目的是生成CaO和MgO
答案 B
解析 分析流程可知，轻烧后分解的只有碳酸镁，研磨加入水和硫酸铵加热，硫酸铵和氧化镁反应生成氨气、硫酸镁和水，过滤后滤液加入氨水生成氢氧化镁沉淀，再过滤得到氢氧化镁固体。(NH4)2SO4溶液中NHeq \\al(＋,4)水解溶液呈酸性，故A项错误；氨可用于制备氮肥，故B项正确；NH3·H2O是弱碱，在离子方程式中不能拆分，正确的离子方程式为Mg2＋＋2NH3·H2O ===Mg(OH)2↓＋2NHeq \\al(＋,4)，故C项错误；“轻烧”白云石的目的是使碳酸镁分解生成MgO，碳酸钙不分解，故D项错误。
16．Cu与浓硝酸反应生成氮的氧化物，这些氧化物恰好溶解在NaOH溶液中得到NaNO3和NaNO2的混合溶液，反应过程及有关数据如图所示。
下列有关判断正确的是( )
A．若铜片为51.2 g，则生成0.2 ml NaNO3
B．常温下，Cu遇浓硝酸发生钝化，不可能发生上述反应
C．标准状况下收集的氮氧化物为20.16 L
D．反应过程中生成的Cu(NO3)2既是氧化产物，又是还原产物
答案 A
解析 分析整个反应过程可知仅有两种元素的化合价发生变化，即Cu→Cu2＋，HNO3→NaNO2,51.2 g Cu的物质的量为0.8 ml，共失去电子0.8 ml×2＝1.6 ml，由得失电子守恒可知HNO3→NaNO2得到1.6 ml电子，故产物中NaNO2的物质的量为0.8 ml，由Na原子守恒可得另一种产物NaNO3的物质的量为0.2 ml，A正确；常温下，Cu能与浓硝酸反应，B错误；部分NO2会转化为N2O4，而N2O4在标准状况下不是气体，C错误；反应过程中生成的Cu(NO3)2是氧化产物，不是还原产物，D错误。
二、非选择题：本题共5小题，共52分。
17．(10分)铁是人类较早使用的金属之一。运用所学知识回答下列问题。
(1)用丁达尔效应鉴别Fe(OH)3胶体和FeCl3溶液的操作是______________________________
_______________________________________________________(写出具体实验操作，结论)。
(2)电子工业用FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜，制造印刷电路板，请写出FeCl3溶液与铜反应的离子方程式：
_______________________________________________________________________________。
(3)某研究性学习小组为检验FeCl3腐蚀铜后所得溶液中是否含有Fe2＋，正确的实验方法是________________________________________________________________________________
(写出具体实验操作、现象、结论)。
(4)工程师欲从制造印刷电路板的废水中回收铜，并获得FeCl3溶液，设计如下方案：
①滤渣C的成分为______________(填化学式)。
②加过量D发生反应的离子方程式为______________________________________________。
③通入F发生反应的离子方程式为________________________________________________。
答案 (1)用平行光照射两种分散系，Fe(OH)3胶体会产生一条光亮的通路，而FeCl3溶液不能
(2)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
(3)取适量溶液于试管中，滴入铁氰化钾溶液，若生成蓝色沉淀，则含Fe2＋
(4)①Fe、Cu
②Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
③2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
18．(10分)(2020·锦州市黑山县黑山中学高三模拟)铁、铝、铜等金属及其化合物在日常生活中应用广泛，请回答下列问题。
(1)生铁中含有一种铁碳化合物X(Fe3C)。X在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体Y，将Y溶于过量盐酸，离子方程式为_______________________________________________；
Y与过量浓硝酸反应后溶液中含有的盐的化学式为___________________________________。
(2)某溶液中含有Mg2＋、Fe2＋、Al3＋、Cu2＋等离子，向其中加入过量的NaOH溶液后，过滤，将滤渣高温灼烧并将灼烧后的固体投入到过量的稀盐酸中，所得溶液与原溶液相比，溶液中大量减少的阳离子是________(填字母)。
A．Mg2＋ B．Fe2＋
C．Al3＋ D．Cu2＋
(3)氧化铁是重要的工业颜料，用废铁屑制备它的流程如下：
①Na2CO3溶液可以除油污，原因是(用离子方程式表示)
______________________________________________________________________________；
②操作Ⅱ中沉淀的洗涤方法是____________________________________________________；
③请写出生成FeCO3沉淀的离子方程式：__________________________________________。
答案 (1)Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O
Fe(NO3)3 (2)BC (3)①COeq \\al(2－,3)＋H2OHCOeq \\al(－,3)＋OH－ ②向漏斗中加入蒸馏水至没过固体，让水自然流出，重复2～3次 ③Fe2＋＋2HCOeq \\al(－,3)===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O
解析 (1)Fe3C在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体Y，Y为Fe3O4，溶于过量的盐酸生成氯化亚铁、氯化铁和水，化学方程式为Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O，硝酸具有强氧化性，Fe3O4与过量的浓硝酸反应生成硝酸铁，化学式为Fe(NO3)3。
(2)加入过量的NaOH，Al3＋转化为偏铝酸根，Mg2＋、Fe2＋、Cu2＋转化为氢氧化物沉淀，且氢氧化亚铁易被氧化，灼烧滤渣得到固体氧化镁、氧化铜、氧化铁，投入到过量的稀盐酸中，所得溶液中含有Mg2＋、Fe3＋、Cu2＋，与原溶液相比，溶液中大量减少的阳离子是Al3＋、Fe2＋。
(3)①碳酸钠溶液中碳酸根水解COeq \\al(2－,3)＋H2OHCOeq \\al(－,3)＋OH－，溶液呈碱性，油污主要为油脂，可在碱性条件下发生水解反应而除去。②FeCO3沉淀会附着其他离子，需要进行洗涤，减少杂质，具体操作：向漏斗中加入蒸馏水至没过固体，让水自然流出，重复2～3次。③由工艺流程可知，操作Ⅰ所得的滤液中主要有硫酸亚铁，加入碳酸氢铵，实质是亚铁离子与碳酸氢根离子反应，生成FeCO3沉淀，同时生成二氧化碳、水，反应的离子方程式为Fe2＋＋2HCOeq \\al(－,3)===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O。
19．(10分)(2021·湖南雨花区雅礼中学高三模拟)碱性锌锰电池的工作原理：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2，其中的电解质溶液是KOH溶液。某课题组用废旧铁壳无汞碱性锌锰电池为原料，制备一种新型材料——MnxZn(1－x)Fe2O4，其工艺流程如图所示：
(1)已知MnxZn(1－x)Fe2O4中锰元素的化合价与实验室用二氧化锰制取氯气时还原产物中的锰相同，则铁元素的化合价为________。
(2)“浸取”工序得到的滤液A经蒸发结晶，可以获得化工产品M，M的电子式为____________。
(3)“溶渣”工序中稀硫酸与铁反应生成的硫酸亚铁可将＋3价锰的化合物全部还原成Mn2＋，写出该反应的离子方程式：___________________________________________________。
(4)“调铁”工序的目的是调整滤液中铁离子的总浓度，使其中金属元素的物质的量之比与产品的化学式MnxZn(1－x)Fe2O4相符合。写出“调铁”工序中发生反应的离子方程式：________________、________________。
(5)在“氧化”工序中，加入双氧水的目的是__________________；生产过程中发现实际消耗双氧水的量大于理论值，其可能原因除温度外，主要是________________________________。
(6)用氨水“调pH”后，经“结晶”“过滤”可得到产品和滤液C，从滤液C中还可分离出一种氮肥。该氮肥的溶液中离子浓度由大到小的排序为_______________________________。
答案 (1)＋3 (2) (3)MnO(OH)＋Fe2＋＋3H＋===Mn2＋＋Fe3＋＋2H2O (4)Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2 ↑ (5)把Fe2＋氧化为Fe3＋ 生成的 Fe3＋催化了双氧水的分解
(6)c(NHeq \\al(＋,4))＞c(SOeq \\al(2－,4))＞c(H＋ )＞c(OH－ )
解析 (1)实验室用二氧化锰制取氯气时还原产物为氯化锰，其中锰的化合价为＋2。MnxZn(1－x)Fe2O4中锰元素的化合价与实验室用二氧化锰制取氯气时的还原产物中锰的化合价相同可知，Mn为＋2价，Zn为＋2价、O为－2价，根据化合物中化合价的代数和为0，铁元素的化合价为eq \f(0－－2×4－2x－2－2x,2)＝＋3。(2) 碱性锌锰电池用水浸取，过滤后的滤液A中的溶质是KOH，KOH中含有离子键和共价键，电子式为。(3)“溶渣”工序中稀硫酸与铁反应生成的硫酸亚铁可将＋3价锰的化合物全部还原成Mn2＋，该反应的离子方程式：MnO(OH)＋Fe2＋＋3H＋===Mn2＋＋Fe3＋＋2H2O。(4)调铁工序之前的滤液中含有Fe3＋、过量的硫酸，因此发生反应的离子方程式有Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。(5)在“氧化”工序中，加入双氧水的目的是把Fe2＋氧化为Fe3＋；生产过程中发现实际消耗双氧水的量大于理论值，其可能的原因除温度外，Fe3＋催化了过氧化氢的分解，也会导致双氧水的用量增加。(6)用氨水“调pH”后，经“结晶”“过滤”可得到产品和滤液C，从滤液C中分离出一种氮肥为硫酸铵[(NH4)2SO4]，铵根离子水解，导致溶液显酸性，溶液中离子浓度由大到小的排序为c(NHeq \\al(＋,4))＞c(SOeq \\al(2－,4))＞c(H＋ )＞c(OH－ )。
20．(12分)氮化镁是一种浅黄色粉末，易水解生成氢氧化镁和氨气，常用于制备其他超硬、高导热、耐高温的氮化物。实验室用以下装置制取干燥、纯净的N2并与金属镁反应制取氮化镁。
已知：Mg＋2NH3eq \(=====,\s\up7(△))Mg(NH2)2＋H2
回答下列问题：
(1)装置A的分液漏斗中盛装的试剂是________；B、F中盛装碱石灰的仪器名称是________。
(2)连接好装置进行实验前经检查装置的气密性良好。其他实验步骤如下：
①装药品 ②点燃C处酒精灯 ③点燃E处酒精灯
④打开A中分液漏斗
正确的顺序为____________(填序号)。
(3)与分液漏斗相连通的橡胶管的作用是___________________________________________。
(4)C中反应的化学方程式是_____________________________________________________。
(5)D装置的作用是_____________________________________________________________。
(6)若24.0 g镁放入E装置中，实验结束后称得E增加了7.0 g，则氮化镁的产率是________。
(7)设计简单实验证明E中得到的固体中含有氮化镁：
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)浓氨水 (球形)干燥管 (2)①④②③
(3)平衡分液漏斗内外压强，便于液体顺利流下
(4)3CuO＋2NH3eq \(=====,\s\up7(△))3Cu＋N2＋3H2O
(5)吸收氨气并干燥氮气 (6)75.0%
(7)取所得固体放入试管中，滴入少量蒸馏水，用镊子夹取一块湿润的红色石蕊试纸接近试管口，试纸变蓝色，证明含有氮化镁
解析 (1)装置A是用生石灰和浓氨水制备NH3的装置；由图中仪器结构可知，B、F中盛装碱石灰的仪器是(球形)干燥管。
(2)装置内含有空气，对E装置反应会有影响，所以要先点燃C处酒精灯，利用产生的N2排尽装置中的空气后，再点燃E处酒精灯。
(3)橡胶管起平衡气压的作用，使漏斗里面的气压与烧瓶内的气压始终相等。
(4)C中反应为氨气和氧化铜在加热条件下生成氮气的反应，根据产物写出化学方程式。
(5)E中镁和氮气反应，NH3和水蒸气会干扰实验，用装置D除去。
(7)根据氮化镁水解生成氢氧化镁沉淀与氨气，氨气使湿润的红色石蕊试纸变蓝，据此设计证明有氮化镁生成。
21．(10分)四氯化钛(TiCl4)是制取航空材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成分是FeTiO3，不溶于水)制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意图：
回答下列问题：
(1)“酸浸”时需要将钛铁矿粉碎，其目的是________________________________________。
(2)浸出液呈强酸性，含有TiO2＋、Fe2＋及少量Fe3＋、Al3＋等离子，则生成TiO2＋的离子方程式是_____________________________________________________________________________。
(3)“反应”时需加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生：
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
2TiO2＋(无色)＋Fe＋4H＋===2Ti3＋(紫色)＋Fe2＋＋2H2O
Ti3＋(紫色)＋Fe3＋＋H2O===TiO2＋(无色)＋Fe2＋＋2H＋
加入铁屑的作用是______________。
(4)通过控制条件，可以使过程①中生成的TiO2·nH2O形成一种液态分散系，用一束光照射该分散系能够产生丁达尔效应，则分散质颗粒直径的范围是________________________。
(5)过程①制得的固体TiO2·nH2O需用过量酸清洗以除去其中的Fe(OH)3杂质，检验Fe(OH)3杂质除净的实验方法是___________________________________________________________。
(6)过程③生成的废气中含有CO，则TiO2和焦炭、氯气在高温下发生反应的化学方程式是__________________________________。
(7)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是__________________________(只要求写出一项)。
(8)依据下表中信息，可采用________方法精制含少量SiCl4杂质的TiCl4。
答案 (1)增大接触面积，加快反应速率
(2)FeTiO3＋4H＋===TiO2＋＋Fe2＋＋2H2O
(3)将Fe3＋还原为Fe2＋
(4)10－9～10－7m
(5)用试管取少量最后一次洗涤液，加入KSCN溶液，若溶液未变为红色，则说明Fe(OH)3杂质已除净
(6)TiO2＋2C＋2Cl2eq \(=====,\s\up7(高温))TiCl4＋2CO
(7)过程③中产生的CO和残留的Cl2有毒，污染空气
(8)蒸馏选项
反应情况设想
评价
A
当铁、铜均不剩余时，溶液中一定有Fe2＋、Cu2＋，一定无Fe3＋
正确，Fe3＋和Fe、Cu均可反应
B
当铁、铜均有剩余时，溶液中一定有Fe2＋、Cu2＋，无Fe3＋
正确，Fe和Cu都与Fe3＋反应，故有Fe2＋和Cu2＋，无Fe3＋
C
当铜有剩余，铁无剩余时，溶液中一定只有Fe2＋，无Cu2＋
正确，Cu有剩余，故无Cu2＋
D
当铁有剩余，铜无剩余时，溶液中一定有Fe2＋、Cu2＋
不正确，不可能是Fe剩余，而Cu不剩余，因为Fe比Cu优先与Fe3＋反应
加入试剂
稀硫酸
浓硫酸并加热
稀硝酸
浓硝酸
实验现象
红色固体不反应
无色气体
无色气体
蓝色溶液
红棕色气体
蓝色溶液
TiCl4
SiCl4
熔点/℃
－25.0
－68.8
沸点/℃
136.4
57.6
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