高考化学三轮冲刺专题02 元素化合物之铵盐铁盐铜盐等复合盐的综合考查专题（含解析）

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专题02 元素化合物之铵盐铁盐铜盐等复合盐的综合考查
1．铵明矾[NH4Al(SO4)2·12H2O]是分析化学常用基准试剂，其制备过程如下。下列分析不正确的是

A．过程Ⅰ反应：2NH4HCO3＋Na2SO4=2NaHCO3↓＋(NH4)2SO4
B．检验溶液B中阴离子的试剂仅需BaCl2溶液
C．若省略过程Ⅱ，则铵明矾产率明显减小
D．向铵明矾溶液中逐滴加入NaOH溶液并加热，先后观察到：刺激性气体逸出→白色沉淀生成→白色沉淀消失
【答案】D
【解析】A项，过程Ⅰ利用NaHCO3的溶解度比较小，NH4HCO3和Na2SO4发生反应：2NH4HCO3＋Na2SO4=2NaHCO3↓＋(NH4)2SO4，故A正确；B项，溶液B已经呈酸性，检验SO42－只需加入BaCl2溶液即可，故B正确；C项，若省略过程Ⅱ，溶液中还有一定量的HCO3－，加入Al2(SO4)3，Al2(SO4)3会与HCO3－发生双水解反应，铵明矾产率会明显减小，故C正确；D项，向铵明矾溶液中逐滴加入NaOH溶液，先有氢氧化铝沉淀产生，后产生氨气，再后来氢氧化钠与氢氧化铝反应，沉淀消失，所以观察到：白色沉淀生成→刺激性气体逸出→白色沉淀消失，故D错误；故选D。
2．固体化合物X由3种元素组成。为确定其组成，某学习小组进行了如下实验，相关表述不正确的是

A．由现象1可以确定化合物X中含有氧元素
B．固体混合物Y的成分为Cu和NaOH
C．可以确定X的化学式为Na2Cu2O3
D．根据X的组成和相关元素的化合价预测其具有氧化性
【答案】C
【解析】由现象1 可知混合气体含水蒸气，且含过量的氢气，固体混合物Y溶于水，生成紫红色固体单质，应为Cu，得到碱性溶液，焰色反应呈黄色，说明含有Na元素，与盐酸发生中和反应，应为NaOH，则X含有Na、Cu、O等元素，X中含Cu为=0.02mol，含Na为0.02mol，含O的物质的量为=0.04mol，则化学式为NaCuO2。A项，X与氢气反应生成的混合气体含水蒸气，则X中含O元素，故A正确；B项，由现象2和3可知，固体混合物Y的成分为Cu和NaOH，故B正确；C项，X的化学式为NaCuO2，故C错误；D项，X中Cu为+2价，可降低，具有氧化性，故D正确。故选C。
3．草酸亚铁(FeC2O4)可作为生产电池正极材料磷酸铁锂的原料，受热容易分解，为探究草酸亚铁的热分解产物，按下面所示装置进行实验。

下列说法不正确的是
A．实验中观察到装置B、F中石灰水变浑浊，E中固体变为红色，则证明分解产物中有CO2和CO
B．反应结束后，取A中固体溶于稀硫酸，向其中滴加1～2滴KSCN溶液，溶液无颜色变化，证明分解产物中不含Fe2O3
C．装置C的作用是除去混合气中的CO2
D．反应结束后，应熄灭A，E处酒精灯后，持续通入N2直至温度恢复至室温
【答案】B
【解析】A项，实验中观察到装置B中石灰水变浑浊，说明产生了分解产物中有CO2，E中固体变为红色，F中石灰水变浑浊，则证明分解产物中有CO，故A正确；B项，因为反应中生成有CO，CO会部分还原氧化铁得到铁，因此反应结束后，取A中固体溶于稀硫酸，向其中滴加1～2滴KSCN溶液，溶液无颜色变化，不能证明分解产物中不含Fe2O3，故B错误；C项，为了避免CO2影响CO的检验，CO在E中还原氧化铜，生成的气体在F中变浑浊，因此在装置C要除去混合气中的CO2，故C正确；D项，反应结束后，应熄灭A，E处酒精灯后，持续通入N2直至温度恢复至室温避免生成的铜单质被氧化，故D正确；故选B。
4．碱式氯化铜［CuaClb(OH)c·xH2O］是一种重要的无机杀虫剂，它可以通过以下步骤制备。步骤1：将铜粉加入稀盐酸中，并持续通空气反应生成CuCl2。已知Fe3+对该反应有催化作用，其催化原理如下图所示。步骤2：在制得的CuCl2溶液中，加入石灰乳充分反应后即可制备碱式氯化铜。

下列有关说法正确的是
A．a、b、c 之间的关系式为：a=b+c
B．图中M、N分别为Fe2+、Fe3+
C．步骤1充分反应后，加入少量CuO是为了除去Fe3+
D．若制备1 mol的CuCl2，理论上消耗11.2 LO2
【答案】C
【解析】A项，根据化合物中正负化合价的代数和等于0，可知：2a=b+c，A错误；
B项，根据题干叙述可知反应方程式2Cu+O2+4HCl=2CuCl2+2H2O，可知M是O2，N是H2O，B错误；C项，Fe3+水解使溶液显酸性，CuO与H+反应产生Cu2+和水，当溶液的pH增大到一定程度，Fe3+形成Fe(OH)3程度而除去，从而达到除去Fe3+的目的，C正确；D项，制备1 mol的CuCl2，转移2mol电子，根据电子守恒，需要消耗0.5molO2，由于不清楚氧气所处的条件，所以不能确定气体的体积，D错误；故选C。
5．(15分)硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]是分析化学中的重要试剂。隔绝空气加热至500℃时硫酸亚铁铵能完全分解，分解产物中含有铁氧化物、硫氧化物、氨气和水蒸气等。
[实验探究]某化学小组选用如图所示部分装置迸行实验(夹持装备略)

实验I验证分解产物中含有氨气和水蒸气，并探究残留固体成分。
（1）所选用装置的正确连接顺序为__________(填装置的字母序号)。
（2）A中固体完全分解后变为红棕色粉末，设计实验证明A中残留固体仅为Fe2O3，而不含FeO或Fe3O4：________________________。
实验Ⅱ探究分解产物中的硫氧化物，连接装置A−E−F−B进行实验。
（3）实验过程中观察到：E中没有明显现象，F中溶液褪色，据此得出的结论是______________________________________。
（4）实验证明(NH4)2Fe(SO4)2受热分解除生成上述产物外，还有N2产生，写出A中反应的化学方程式______________________________________。
Ⅲ、为测定硫酸亚铁铵(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O晶体纯度，某学生取mg硫酸亚铁铵样品配成500mL溶液，根据物质组成，设计了如下三个实验方案，请回答：
方案一：取20.00mL硫酸亚铁铵溶液于锥形瓶，用0.1000mol·L-1的酸性KMnO4溶液进行滴定。
方案二：取20.00mL硫酸亚铁铵溶液进行如下实验。

方案三：(通过NH4+测定)实验设计如图所示。取20.00mL硫酸亚铁铵溶液进行该实验。

（5）若实验操作都正确，但方案一的测定结果总是小于方案二，其可能原因是___。
（6）方案三选择装置__________(填图一或图二)较为合理，判断理由是______________________________________。若测得NH3的体积为VL(已折算为标准状况下)，则该硫酸亚铁铵晶体的纯度为__________(列出计算式即可，不用简化)。
【答案】
（1）ACBD(2分) （2）残留固体仅为Fe2O3，而不含FeO或Fe3O4(2分)
（3）分解产物中有SO2，没有SO3(2分)
（4）2(NH4)2Fe(SO4)2Fe2O3+4SO2↑+2NH3↑+N2↑+5H2O(2分)
（5）Fe2+已被空气中的O2部分氧化(2分)
（6）图二(1分) 图一，导管插入液面下，会产生倒吸，且用洗气法不能收集气体；图二，导管口位于液面上，符合排液集气的要求(2分) (2分)
【解析】（1）由前面分析知，要检验NH3，首先用A装置让硫酸亚铁铵分解，然后利用C装置检验水蒸气，再利用B装置除去硫的氧化物，最后用D装置检验NH3，从而得出装置的连接顺序为ACBD；（2）要检验A中不含FeO或Fe3O4，实质上是检验Fe2+不存在。检验方法为：取少量A中残留固体，加入适量的稀硫酸让其完全溶解，向溶液中滴加少量的KMnO4酸性溶液，若溶液不褪色，则表明残留固体仅为Fe2O3，而不含FeO或Fe3O4；（3）实验过程中观察到：E中没有明显现象，即不含SO3；F中溶液褪色，即含有SO2。由此得出的结论为：分解产物中有SO2，没有SO3；（4）(NH4)2Fe(SO4)2受热分解产物为氧化铁、二氧化硫、氨气、水蒸气、N2，A中反应的化学方程式为2(NH4)2Fe(SO4)2Fe2O3+4SO2↑+2NH3↑+N2↑+5H2O；（5）方案一是用酸性KMnO4溶液测定Fe2+的量，由此求出硫酸亚铁铵的含量；方案二是利用氯化钡测定溶液中SO42-的量，由此求出硫酸亚铁铵的含量，因为SO42-不会变质，而Fe2+易被空气中的O2氧化，会导致所用KMnO4溶液的体积减小，从而使测定结果偏小；（6）方案三中，图一使用洗气法收集氨气，图二使用量气管量取气体体积，前一方法无法测定气体体积，后一方法只要注意尽可能不让氨气溶解于量气管内的液体，就可减少误差；标况下VLNH3的物质的量为L/mol，mg硫酸亚铁铵的物质的量为，硫酸亚铁铵纯度：。
6．(14分) 水合草酸亚铁(FeC2O4·xH2O)是生产锂电池的原料，难溶于水，受热易分解。某化学兴趣小组对草酸亚铁的一些性质进行探究。回答下列问题：
（1）实验室用硫酸亚铁溶液和草酸制备水合草酸亚铁，反应的化学方程式是_________。
（2）将水合草酸亚铁溶于适量盐酸。分别取2 mL此溶液于3支试管中，进行实验：
①第一支试管中加入几滴KSCN溶液，溶液不变红；
②第二支试管中加入几滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀；
③第三支试管中加入几滴酸性KMnO4溶液，溶液紫红色褪去。
上述实验能证明水合草酸亚铁中存在Fe2+的是_________(填编号)。
（3）为测定水合草酸亚铁中结晶水含量，将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重，记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为m2 g。按下图连接好装置进行实验。

验步骤如下：a．打开K1和K2，缓缓通入N2；b．加热装置A一段时间；c．停止加热，冷却到室温；d．关闭K1和K2，称量A；e.重复上述步骤，直至A恒重，记为m3 g。
①步骤b至步骤c继续通入N2的目的是 ________________。
②根据实验数据记录，计算水合草酸亚铁化学式中结晶水数目x＝______(列式表示)。
（4）为探究草酸亚铁的分解产物，将（3）中已恒重的装置A接入下图所示部分的装置(可重复选用)进行实验。打开K1和K2，缓缓通入N2，充分加热。实验后石英玻璃管中固体仅残留一种有磁性的黑色化合物。

①写出草酸亚铁受热分解的化学方程式____________。
②实验装置中，依次连接的合理顺序为A、____________。
【答案】 （1）FeSO4+H2C2O4+xH2O＝FeC2O4·xH2O↓+H2SO4(2分) （2）②(2分)
（3）①将装置A中的水蒸气带走；同时防止FeC2O4冷却时被氧化(2分)
②(3分)
（4）①3FeC2O4 ＝ Fe3O4 + 4CO↑+ 2CO2↑(2分) ②C E (C) F G C H(3分)
【解析】（1）硫酸亚铁溶液和草酸反应的化学方程式是FeSO4+H2C2O4+xH2O＝FeC2O4·xH2O↓+H2SO4；（2）①向试管中加入几滴KSCN溶液，溶液不变红，不能说明肯定存在Fe2+；向试管中加入几滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀，说明肯定存在Fe2+；草酸根离子、Fe2+均能与紫红色酸性KMnO4溶液反应，不能说明肯定存在Fe2+；故答案选②。（3）①在无氧环境中进行反应，防止FeC2O4冷却时被氧化，同时将装置A中的水蒸气转移出A装置；②m(H2O)=(m3-m1)g，m(FeC2O4)= (m2-m3)g，
FeC2O4·xH2O= FeC2O4 + xH2O
144 18x
(m2-m3)g (m3-m1)g 得到x=
（4）①由于分解后有磁性的黑色化合物生成，该化合物为Fe3O4，铁元素化合价有变化，说明分解过程中发生了氧化还原反应，化学方程式为：3FeC2O4 ＝ Fe3O4 + 4CO↑+ 2CO2↑；②生成的气体先通过澄清石灰水来证明二氧化碳的存在，再通过浓的氢氧化钠吸收二氧化碳，再通过澄清石灰水来证明二氧化碳已吸收完全，气体经干燥灼热的氧化铜，将产生后气体澄清石灰水来证明又生成了二氧化碳，最后进行尾气处理；依次连接的合理顺序为A、C E (C) F G C H。
7．Cu2(OH)2CO3悬浊液是环保型木材防腐剂，某兴趣小组利用CuSO4溶液与Na2CO3溶液混合反应进行制备，多次实验发现所得蓝色悬浊液颜色略有差异，查阅资料表明，可能由于条件控制不同使其中混有较多Cu(OH)2或Cu4(OH)6SO4。已知：Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3、Cu4(OH)6SO4均难溶于水，可溶于酸；分解温度依次为80 ℃、200 ℃、300 ℃。下列方案设计及其叙述不正确的是
A．Cu2(OH)2CO3、Cu4(OH)6SO4均属于碱式盐
B．取少量悬浊液于试管中，将试管放入装有沸水的小烧杯中水浴加热一段时间取出试管观察；若试管中有黑色固体生成，说明悬浊液中混有Cu(OH)2
C．取少量悬浊液，过滤，充分洗涤后，取滤渣于试管中，滴加几滴0.1 mol/L氯化钡溶液，充分振荡；若有白色沉淀生成，说明悬浊液中混有Cu4(OH)6SO4
D．上述实验需要95 mL 0.5 mol·L－1的CuSO4溶液，配制时需称取12.5g CuSO4·5H2O
【答案】C
【解析】根据碱式盐定义，电离出的阴离子除酸根离子外，还有OH-的盐，A正确；依据氢氧化铜受热分解生成氧化铜黑色沉淀设计实验来分析验证，取少量悬浊液于试管中利用沸水浴加热试管，B正确；实验验证杂质的存在，可以检验是否含硫酸根离子检验Cu4(OH)6SO4的存在，需加入盐酸排除其他离子的干扰，加入氯化钡若生成白色沉淀，则证明含Cu4(OH)6SO4，C错误；配制95 mL硫酸铜溶液，需要100mL的容量瓶，故溶质CuSO4的物质的量为0.05 mol，则需要CuSO4·5H2O也为0.05 mol，其质量为12.5 g，D正确。
8．固体化合物X由3种元素组成。为确定其组成，某学习小组进行了如下实验，相关表述不正确的是

A．由现象1可以确定化合物X中含有氧元素
B．固体混合物Y的成分为Cu和NaOH
C．可以确定X的化学式为Na2Cu2O3
D．根据X的组成和相关元素的化合价预测其具有氧化性
【答案】C
【解析】由现象1 可知混合气体含水蒸气，且含过量的氢气，固体混合物Y溶于水，生成紫红色固体单质，应为Cu，得到碱性溶液，焰色反应呈黄色，说明含有Na元素，与盐酸发生中和反应，应为NaOH，则X含有Na、Cu、O等元素，X中含Cu为=0.02mol，含Na为0.02mol，含O的物质的量为=0.04mol，则化学式为NaCuO2。A项，X与氢气反应生成的混合气体含水蒸气，则X中含O元素，故A正确；B项，由现象2和3可知，固体混合物Y的成分为Cu和NaOH，故B正确；C项，X的化学式为NaCuO2，故C错误；D项，X中Cu为+2价，可降低，具有氧化性，故D正确。故选C。
9．(14分)硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]是分析化学中的重要试剂，它是浅蓝色绿色晶体，可溶于水，难溶于水乙醇。某小组利用工业废铁屑制取硫酸亚铁铵并确定其受热分解的产物，进行下列实验。请按要求回答下列问题：
Ⅰ． 硫酸亚铁铵的制取。

（1）步骤①加热的目的是_________________________。
（2）步骤②必须在剩余少量铁屑时进行过滤，其原因是(用离子方程式表示)： ______________。
Ⅱ．硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]是分析化学中的重要试剂，在不同温度下加热分解产物不同。设计如图实验装置(夹持装置略去)，在500℃时隔绝空气加热A中的硫酸亚铁铵至分解完全。确定分解产物的成分。

（3）B装置的作用是__________。
（4）实验中，观察到C中无明显现象，D中有白色沉淀生成，可确定产物中定有______气体产生，写出D中发生反应的离子方程式__________。若去掉C，是否能得出同样结论并解释其原因_____________。
（5）若称取14.20g硫酸亚铁铵固体，隔绝空气加热至500℃ 时使其完全分解，冷却后称得固体质量为4.00g，则所得固体产物的化学式为_____。(硫酸亚铁铵的摩尔质量为284g·mol-1)
（6）实验证明：(NH4)2Fe(SO4)2受热分解除生成上述产物外，还有N2生成，写出硫酸亚铁铵在隔绝空气的条件下加热至500℃时的分解反应方程式_______________________。
【答案】Ⅰ．（1）加快并促进Na2CO3水解，有利于除去油污(1分)
（2）Fe+2Fe3+=3Fe2+ (1分)
Ⅱ．（3）检验产物中是否有水生成(2分)
（4）SO2(2分) SO2+H2O2+Ba2+=BaSO4↓+2H+(2分)
否，若有SO3也有白色沉淀生成(2分)
（5）Fe2O3(2分)
（6）2(NH4)2Fe(SO4)2Fe2O3+2NH3↑+N2↑+4SO2↑+5H2O(2分)
【解析】Ⅰ．（1）步骤①是用碳酸钠溶液除去废铁屑表面的油污，该盐是强碱弱酸盐，水解使溶液显碱性，由于盐的水解反应是吸热反应，加热，可促进盐的水解，使溶液碱性增强，因而可加快油污的除去速率；（2）亚铁离子易被氧化，少量铁还原氧化生成的Fe3+，反应的离子方程式为Fe+2Fe3+=3Fe2+；
Ⅱ．（3）硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2] 在500℃时隔绝空气加热分解，H、O结合有水生成，故B装置的作用是检验产物中是否有水生成。（4）装置C中BaC12溶液的作用是为了检验分解产物中是否有SO3气体生成，若含有该气体，会生成硫酸钡白色沉淀，观察到的观象为溶液变浑浊，但该装置中没有明显现象，可知产物中无有SO3气体生成；装置D中有白色沉淀，说明产物中有SO2气体生成，通入过氧化氢发生氧化还原反应，生成硫酸和氯化钡反应生成硫酸钡沉淀，反应的离子方程式为：SO2+H2O2+Ba2+=BaSO4↓+2H+，若去掉C，若有SO3也有白色沉淀生成，不能得出说明出有SO2而无SO3的结论。（5）称取14.20g硫酸亚铁铵固体，物质的量==0.05mol，铁元素物质的量为0.05mol，铁常见氧化物为氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁，其相对分子质量分别为160、72、232。隔绝空气加热至500℃时使其完全分解，冷却后称得固体质量为4.00g，0.05mol铁元素若为Fe2O3，物质的量为0.025mol，质量=0.025mol×160g/mol=4.0g，FeO质量=0.05mol×72g/mol=3.6g，若为Fe3O4的质量=×0.05mol×232g/mol=3.9g，故固体为氧化铁；（6）实验可知反应的生成物有NH3、SO2、Fe2O3、H2O、N2，结合元素守恒和得失电子守恒配平得到2(NH4)2Fe(SO4)2Fe2O3+2NH3↑+N2↑+4SO2↑+5H2O。