第九讲 金属及其化合物
2016高考导航——适用于全国卷Ⅰ
最新考纲
高频考点
高考印证
命题趋势
1.了解常见金属的活动顺序。
2.了解常见金属(如Na、Al、Fe、Cu)及其重要化合物的主要性质和应用。
3.了解合金的概念及其重要应用。
常见金属及其重要化合物的性质和应用
2015·T10
2015·T27
2014·T8
2013·T28
高考中以金属单质及其化合物之间相互转化和它们在实际生活、生产中的应用为命题背景，突出化学知识在生活、生产中的应用，题型以选择题、综合推断题、实验题为主，分值一般为4～15分。预计本讲内容在2016年高考中命题仍延续上述特点。
常见金属离子的推断与检验
2015·T10
2013·T27
,
考点一 常见金属及其重要化合物的性质和应用
[学生用书P41]
1．钠及其重要化合物
(1)知识主线
Na→Na2O→Na2O2→NaOH→Na2CO3→NaHCO3
(2)转化关系
2．铝及其重要化合物
(1)知识主线
Al→Al2O3→Al(OH)3→
(2)转化关系
16
3．铁及其重要化合物
(1)知识主线
Fe→→→
(2)转化关系
4．铜及其重要化合物
(1)知识主线
Cu→→Cu(OH)2→
(2)转化关系
金属化合物在生产、生活中的应用
1．(性质应用类)(2015·高考福建卷)无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。
(1)氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体，其反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
(2)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含有Fe2O3、SiO2等杂质)制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下：
已知：
物质
SiCl4
AlCl3
FeCl3
FeCl2
沸点/℃
57.6
180(升华)
300(升华)
1 023
①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多，其作用是________________________________________________________________________(只要求写出一种)。
②步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气，则反应生成相对原子质量比硅大的单质是________。
③已知：
Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(s)＋3CO(g)
ΔH1＝＋1 344.1 kJ·mol－1
2AlCl3(g)===2Al(s)＋3Cl2(g)
16
ΔH2＝＋1 169.2 kJ·mol－1
由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为
______________________________________________________________________________________。
④步骤Ⅲ的尾气经冷却至室温后，气体用足量的NaOH冷溶液吸收，生成的盐主要有3种，其化学式分别为________________________。
⑤结合流程及相关数据分析，步骤Ⅴ中加入铝粉的目的是____________________________________。
[破题关键] 围绕题述“固体水分挥发、气孔数目增多”思考水与Al3＋的作用以及气孔与固体表面积的关系，容易联想到水解与反应速率的规律。
解析：(1)Al3＋水解生成Al(OH)3胶体和H＋。
(2)①水分减少可防止Al3＋的水解，气孔数目增多，增大了接触面积，可以加快反应速率；②焦炭能还原矿石中的铁；③根据盖斯定律，将第一个反应减去第二个反应可得该热化学反应方程式；④尾气中存在Cl2和CO2，故与NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO、Na2CO3；⑤根据工艺流程示意图可知液态混合物中含有FeCl3杂质，因此加入铝粉可除去FeCl3，提高AlCl3的纯度。
答案：(1)Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋
(2)①防止后续步骤生成的AlCl3水解(或增大反应物的接触面积，加快反应速率) ②铁(或Fe) ③Al2O3(s)＋3C(s)＋3Cl2(g)===2AlCl3(g)＋3CO(g) ΔH＝＋174.9 kJ·mol－1 ④NaCl、NaClO、Na2CO3 ⑤除去FeCl3，提高AlCl3纯度
[互动拓展]
(1)FeCl3有没有净水作用？其原理是什么？
(2)Na2FeO4作为新型水处理剂的优点是什么？
答案：(1)FeCl3有净水作用。其原理是Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋。
(2)Na2FeO4具有强氧化性，可作消毒剂，其被还原所得到的Fe3＋可水解形成胶体，又有净水作用。
Ⅰ.铁盐、亚铁盐是实验室常用的药品。
请根据题意，完成下列填空：
(1)向酸化的FeCl3溶液中逐滴加入KI溶液，溶液变成棕褐色。该反应的离子方程式为__________________________。
(2)向酸化的FeSO4溶液中加几滴硫氰化钾溶液，没有什么明显变化，再滴加双氧水，溶液变红色。继续滴加双氧水，红色逐渐褪去，且有气泡产生。
写出上述变化中，有关反应的离子方程式：
①________________________________________________________________________；
②Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3；
③11H2O2＋2SCN－===2SO＋2CO2↑＋N2↑＋10H2O＋2H＋。
若生成1 mol N2，H2O2和SCN－的反应中转移电子的物质的量是________mol。
(3)根据以上实验，推断Fe2＋、I－和SCN－的还原性由强到弱的顺序为____________。
Ⅱ.某课题组利用Fe粉和KNO3溶液反应，模拟地下水脱氮过程，探究脱氮原理。
(4)实验前：①先用0.1 mol·L－1 H2SO4洗涤Fe粉，其目的是__________________________，然后用蒸馏水洗涤至中性；②将KNO3溶液的pH调至2.5；③为防止空气中的O2对脱氮的影响，应向KNO3溶液通入________(写化学式)。
(5)如图表示足量Fe粉还原上述KNO3溶液过程中，测出的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系(部分副反应产物曲线略去)。请根据图中信息写出t1时刻前该反应生成的阳离子分别是______、______。t1时刻后，该反应仍在进行，溶液中NH的浓度在增大，Fe2＋的浓度却没有增大，可能的原因是________________________________________________________________________。
16
解析：(1)Fe3＋能氧化I－，离子方程式为2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2。
(2)Fe2＋和SCN－不反应，当加入H2O2时，发生反应2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O，然后Fe3＋和SCN－反应生成红色溶液，继续滴加H2O2，SCN－被氧化。根据反应③，当有1 mol N2生成时，转移电子的物质的量为11×2×[－1－(－2)] mol＝22 mol(根据氧化剂计算方便)。
(3)根据(1)(2)中方程式可得还原性I－>Fe2＋>SCN－(还原剂还原性大于还原产物还原性)。
(4)因为Fe粉表面有铁锈，所以应预先用H2SO4除去。因为Fe粉在溶液中能被O2氧化，所以应通入N2排除O2的干扰。
(5)根据图中信息，t1时刻前Fe粉被NO氧化成Fe2＋，NO被还原成NH，在此过程中溶液pH增大，Fe2＋与OH－反应生成Fe(OH)2沉淀，造成Fe2＋的浓度变化不大。
答案：(1)2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2
(2)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O 22
(3)I－>Fe2＋>SCN－ (4)除去Fe粉表面的铁锈(Fe2O3)等杂质 N2 (5)Fe2＋ NH 溶液的pH增大，Fe2＋生成了Fe(OH)2(或与溶液中OH－结合)
2．已知某纯碱样品中含有少量NaCl杂质，为测定该样品中纯碱的质量分数，可用如图所示的装置进行实验。
主要实验步骤如下：
①按如图所示装置来组装仪器，并检查装置的气密性；
②将a g纯碱样品放入锥形瓶中，加入适量蒸馏水溶解，得到纯碱样品溶液；
③称量盛有碱石灰的U形管的质量为b g；
④通过分液漏斗滴入6 mol·L－1的硫酸，直到不再产生气体为止；
⑤从导管A处缓缓鼓入一定量的空气；
⑥再次称量盛有碱石灰的U形管的质量为c g；
⑦重复步骤⑤和⑥的操作，直到U形管的质量基本不变，为d g。
请回答下列问题：
(1)在用托盘天平称量样品时，如果天平的指针向左偏转，说明________________；
(2)装置中干燥管B的作用是________________________________________________________________________；
(3)如果将分液漏斗中的硫酸换成物质的量浓度相同的盐酸，测量结果将________(填“偏高”、“偏低”或“不变”)；
(4)步骤⑤的目的是________________________________________________________________________；
(5)步骤⑦的目的是________________________________________________________________________；
(6)该样品中纯碱的质量分数的计算式为________________________________________________________________________；
(7)还可以用其他实验方法测定该样品中纯碱的质量分数。请简述一种不同的实验方法：________________________________________________________________________
16
________________________________________________________________________。
解析：题目所提供的装置图根据功能不同划分为五个部分：①净化(洗气)装置——除去空气中的CO2；②气体发生装置——Na2CO3与硫酸反应产生CO2；③干燥(洗气)装置——除去CO2中的水蒸气；④气体吸收装置——用碱石灰吸收CO2；⑤尾接装置——防止空气中的CO2与水蒸气进入U形管。
答案：(1)样品质量较大
(2)防止空气中的CO2与水蒸气进入U形管
(3)偏高
(4)将反应产生的CO2全部赶入U形管中
(5)保证产生的CO2被充分吸收、减小误差
(6)×100%
(7)采用向一定量的纯碱样品溶液中加入足量BaCl2溶液，经过滤、烘干、称量沉淀质量的方法测定样品中纯碱的质量分数(其他合理答案均可)
金属及其化合物的性质判断或计算
1．(2015·高考山东卷)某化合物由两种单质直接反应生成，将其加入 Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生。下列化合物中符合上述条件的是( )
A．AlCl3 B．Na2O
C．FeCl2 D．SiO2
解析：选A。A.铝和氯气反应生成氯化铝，氯化铝和碳酸氢钡溶液反应的离子方程式为Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑。B.氧化钠加入碳酸氢钡溶液中只产生碳酸钡沉淀，没有气体产生。C.铁和氯气反应生成氯化铁，不是氯化亚铁。D.二氧化硅和碳酸氢钡溶液不反应。
2．(2014·高考全国卷Ⅰ，T8,6分)化学与社会、生活密切相关。对下列现象或事实的解释正确的是( )
选项
现象或事实
解释
A
用热的烧碱溶液洗去油污
Na2CO3可直接与油污反应
B
漂白粉在空气中久置变质
漂白粉中的CaCl2 与空气中的CO2反应生成CaCO3
C
施肥时，草木灰(有效成分为K2CO3)不能与NH4Cl混合使用
K2CO3与NH4Cl反应生成氨气会降低肥效
D
FeCl3溶液可用于铜质印刷线路板制作
FeCl3能从含Cu2＋的溶液中置换出铜
解析：选C。A.烧碱是NaOH而不是Na2CO3，并且Na2CO3为强碱弱酸盐，其溶液因CO发生水解反应而显碱性，油脂在碱性溶液中发生水解反应，生成易溶于水的高级脂肪酸盐和甘油，并非Na2CO3直接与油脂发生反应。B.酸与盐发生复分解反应符合“较强酸制取较弱酸”的规律，HCl、H2CO3和HClO的酸性强弱顺序为HCl>H2CO3>HClO，因此漂白粉发生变质时，Ca(ClO)2与空气中的CO2、H2O(g)反应生成CaCO3和HClO，HClO在光照下再分解为HCl和O2，而CaCl2与空气中的CO2不能发生反应。C.K2CO3为强碱弱酸盐，NH4Cl为强酸弱碱盐，草木灰与NH4Cl混合使用时，CO与NH发生水解相互促进反应生成NH3，降低肥效。D.FeCl3溶液可用于制造铜质印刷线路板，发生的反应为2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，Fe3＋将Cu氧化为Cu2＋，并非发生置换反应。
3．(2014·高考山东卷)等质量的下列物质与足量稀硝酸反应，放出NO物质的量最多的是( )
A．FeO B．Fe2O3
C．FeSO4 D．Fe3O4
16
解析：选A。根据得失电子守恒，还原剂提供的电子越多，氧化剂硝酸生成的NO的物质的量就越多。
1 g题述四种物质能提供的电子的物质的量为
A.×1 mol；B.0 mol；C.×1 mol；D.×1 mol(Fe3O4也可以写为Fe2O3·FeO)，提供电子的物质的量最多的为FeO。
金属及其化合物的常见转化形式
(1)直线型转化关系
ABC 实例：
①NaNa2ONa2O2
②X为强酸，如NaAlO2Al(OH)3AlCl3
③X为强碱，如AlCl3Al(OH)3NaAlO2
(2)三角型转化关系
考点二 常见金属离子的推断与检验
[学生用书P43]
1．用NaOH溶液检验
16
2．特殊检验法
同时存在Fe3＋时检验Fe2＋：加入酸性KMnO4溶液，酸性KMnO4溶液褪色。
3．焰色反应
金属离子的推断
1．(金属离子推断类)(2014·高考浙江卷)雾霾严重影响人们的生活与健康。某地区的雾霾中可能含有如下可溶性无机离子：Na＋、NH、Mg2＋、Al3＋、SO、NO、Cl－。某同学收集了该地区的雾霾，经必要的预处理后得试样溶液，设计并完成了如下实验：
已知：3NO＋8Al＋5OH－＋2H2O3NH3↑＋8AlO。根据以上的实验操作与现象，该同学得出的结论不正确的是( )
A．试样中肯定存在NH、Mg2＋、SO和NO
B．试样中一定不含Al3＋
C．试样中可能存在Na＋、Cl－
D．该雾霾中可能存在NaNO3、NH4Cl和MgSO4
[破题关键] 熟悉各反应现象才能确定某些离子的存在。例如：加碱产生的使红色石蕊试纸变蓝色的气体必是氨气。要特别注意信息所给出的反应。
解析：选B。由气体1使湿润红色石蕊试纸显蓝色的现象，确定气体1为氨气，溶液中一定存在NH；由沉淀2与酸反应的现象判断其成分中一定有碳酸钡，可能存在氢氧化铝，所以B项错误；由溶液2与Al/OH－反应：3NO＋8Al＋5OH－＋2H2O3NH3↑＋8AlO确定溶液中一定存在NO；由沉淀1加酸后，沉淀部分溶解，确定其中沉淀溶解的部分为氢氧化镁，未溶解的部分为硫酸钡，所以确定溶液中存在SO和Mg2＋，A、D项正确；Na＋、Cl－无法确定是否存在，C项正确。
[互动拓展]
16
Al(OH)3可溶于强酸、强碱，加入氨水或通入CO2是否可溶？
答案：Al(OH)3不溶于氨水和碳酸。
某溶液中含如下离子组中的若干种：K＋、Mg2＋、Fe3＋、Fe2＋、Cl－、CO、NO、SO、SiO、I－。
某同学欲探究该溶液的组成，进行了如下实验：
Ⅰ.用铂丝蘸取少量溶液，在火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃，观察到紫色火焰；
Ⅱ.另取原溶液加入足量盐酸有无色气体生成，该气体遇空气变成红棕色，此时溶液颜色加深，但无沉淀生成；
Ⅲ.取Ⅱ反应后的溶液分置于两支试管中，第一支试管中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成，再滴加KSCN溶液，上层清液变红；第二支试管中加入CCl4，充分振荡静置后溶液分层，下层出现紫红色。
(1)原溶液中肯定不含的离子：________________________________________________________________________；
(2)原溶液中肯定含有的离子：________________________________________________________________________；
(3)原溶液中不能确定的离子：________________________________________________________________________。
答案：(1)Fe3＋、CO、SiO
(2)K＋、Fe2＋、NO、SO、I－
(3)Mg2＋、Cl－
2．(2015·河南部分重点中学高三3月调研)已知A、B、C、D四种物质存在如下图所示关系，则下列有关结论正确的是( )
A．若B是AgCl沉淀，则A是FeCl3或FeCl2
B．A物质中一定含有铁、碘两种元素，且C中一定含有Fe3＋
C．B为AgBr沉淀，C中一定含有Fe3＋，则A一定是FeBr2
D．A中一定含有铁元素，可能含有Cl－
解析：选D。AgCl是白色沉淀，A项错误；C中加入KSCN溶液呈红色，说明C中一定含有Fe3＋，C中的Fe3＋氧化KI中的I－得到I2，可使淀粉变蓝色，由此推出A中不一定含有碘元素，B项错误；B为AgBr沉淀，C中也一定含有Fe3＋，但C中的Fe3＋可能是由A中Fe2＋氧化得到的，也可能是A中原来就存在的，C项错误；B的浅黄色沉淀最大可能是AgBr沉淀，但也可能存在少量AgCl，AgCl沉淀的白色被掩盖，所以Cl－是可能存在的，而A中铁可能是＋3价，也可能是＋2价，也可能同时存在，D项正确。
金属离子的检验
1．(2015·安徽黄山期中)向某无色溶液中分别进行下列操作，所得现象和结论正确的是( )
A．加入氨水，产生白色沉淀，证明原溶液中存在Al3＋
B．加入AgNO3溶液，产生白色沉淀，证明原溶液中存在Cl－
C．加入盐酸酸化的BaCl2溶液，生成白色沉淀，证明原溶液中存在SO
D．加入NaOH溶液并加热，产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，证明原溶液中存在NH
解析：选D。向含有Mg2＋的溶液中加入氨水也可产生白色沉淀，A项错误；向含有CO或SO的溶液中加入AgNO3溶液也可产生白色沉淀，B项错误；向含有Ag＋的溶液中加入盐酸酸化的BaCl2溶液，也可产生白色沉淀，C项错误。
16
2．(2014·高考北京卷)用FeCl3酸性溶液脱除H2S后的溶液，通过控制电压电解得以再生。某同学使用石墨电极，在不同电压(x)下电解pH＝1的0.1 mol/L FeCl2溶液，研究废液再生机理。记录如下(a、b、c代表电压值)：
序号
电压/V
阳极现象
检验阳
极产物
Ⅰ
x≥a
电极附近出现黄色，有气泡产生
有Fe3＋、有Cl2
Ⅱ
a>x≥b
电极附近出现黄色，无气泡产生
有Fe3＋、无Cl2
Ⅲ
b>x>0
无明显变化
无Fe3＋、无Cl2
(1)用KSCN溶液检验出Fe3＋的现象是________________________________________________________________________。
(2)Ⅰ中，Fe3＋产生的原因可能是Cl－在阳极放电，生成的Cl2将Fe2＋氧化。写出有关反应：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)由Ⅱ推测，Fe3＋产生的原因还可能是Fe2＋在阳极放电，原因是Fe2＋具有________性。
(4)Ⅱ中虽未检验出Cl2，但Cl－在阳极是否放电仍需进一步验证。电解pH＝1的NaCl溶液做对照实验，记录如下：
序号
电压/V
阳极现象
检验阳极产物
Ⅳ
a>x≥c
无明显变化
有Cl2
Ⅴ
c>x≥b
无明显变化
无Cl2
①NaCl溶液的浓度是________mol/L。
②Ⅳ中检验Cl2的实验方法：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③与Ⅱ对比，得出的结论(写出两点)：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)SCN－与Fe3＋发生反应生成Fe(SCN)3而使溶液变成红色，常根据这一颜色变化检验溶液中的Fe3＋。(2)实验Ⅰ中阳极附近出现黄色，有气泡产生，则该气体应为Cl2，Cl2将Fe2＋氧化成Fe3＋，有关反应为2Cl－－2e－ ===Cl2↑，Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋。
(3)电解过程中，阳极发生氧化反应，由于Fe2＋具有还原性，若其浓度较大，可能在阳极失去电子发生氧化反应生成Fe3＋。
(4)①pH＝1的0.1 mol/L FeCl2溶液中c(Cl－)＝0.2 mol/L，若保证电解时溶液中c(Cl－)相同，则pH＝1 的NaCl溶液中c(NaCl)应为0.2 mol/L。 ②Cl2具有强氧化性，可取少量阳极附近的溶液，滴在淀粉KI试纸上，试纸变蓝。 ③对比实验Ⅱ和Ⅳ、Ⅴ可知，电极附近出现黄色可能是由于生成Fe3＋、Cl2所致，通过控制电压，证实了产生Fe3＋的两种原因都成立，验证了Fe2＋先于Cl－放电。
答案：(1)溶液变红 (2)2Cl－－2e－ ===Cl2↑，Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋
(3)还原
(4)①0.2
②取少量阳极附近的溶液，滴在淀粉KI试纸上，试纸变蓝
③通过控制电压，证实了产生Fe3＋的两种原因都成立；通过控制电压，验证了Fe2＋先于Cl－放电
16
(1)注意离子检验所要求的环境，如Ag＋用含有Cl－的溶液检验时要用硝酸酸化。
(2)尽可能选择特效反应以减少干扰，如检验Fe3＋时常选用KSCN溶液，而不选用Na2CO3溶液。
(3)一定要避免离子间的相互干扰，如检验CO时要避免HCO、SO、HSO的干扰，检验Ba2＋时要避免Ag＋的干扰。
(4)注意试剂的加入顺序，如检验Fe2＋时要先加入KSCN溶液再加入少量氯水(或H2O2溶液)，以排除Fe3＋的干扰。
金属性质的常见误区
1．忽视金属单质与溶液中的水反应，如把Na投入硫酸铜溶液中的现象，常错解为有红色沉淀生成。正确解答：Na熔化成小球，在液面上不断游动，并发出“嘶嘶”的响声，最后消失，溶液中有蓝色沉淀生成。
2．误认为Fe与Cl2反应，Cl2过量生成FeCl3，而Cl2少量生成FeCl2。其实是错误的，无论Cl2过量还是少量都生成FeCl3，与Cl2量的多少无关。
3．误认为Na在氧气中燃烧产物与氧气的量有关。Na与氧气反应，产物与反应条件有关，Na暴露在空气中生成Na2O，而在空气中或氧气中燃烧，不论氧气是否足量均生成Na2O2。
4．误认为Al和NaOH的反应中，Al作还原剂，NaOH作氧化剂。Al和NaOH的反应实质是Al先和H2O反应生成Al(OH)3和H2，由于Al(OH)3具有两性，又与NaOH反应生成NaAlO2，因此Al作还原剂，H2O作氧化剂。
5．Fe与Al在常温下遇到浓硫酸钝化，误认为没有发生反应。发生钝化也是发生了化学反应，只是在表面上生成了一层致密的氧化物薄膜，阻止了反应的进一步发生而已。
6．误认为1 mol Na被氧化成Na2O和Na2O2时转移的电子数后者多于前者。其实不然，Na的化合价都由0价变为＋1价，转移的电子数相等。
7．误认为Al与所有金属氧化物均能组成铝热剂。其实不然，该金属氧化物对应的金属活泼性应比铝弱才能与Al组成铝热剂。
8．误认为铜在潮湿的空气中最终生成CuO。其实是错误的，铜在潮湿的空气中最终生成铜绿[Cu2(OH)2CO3]。
1．下列关于金属冶炼的叙述正确的是( )
A．工业上可利用铝热反应大量冶炼金属铁
B．金属钠、铝和铜都可用还原法制备
C．电解饱和氯化镁溶液可得金属镁
D．用足量CO还原磁铁矿得到9 mol铁时转移24 mol电子
16
解析：选D。选项A，金属铝的价格远远高于铁的，所以工业上不用铝热反应来大量冶炼铁；选项B，钠、铝属于活泼金属，应采用电解熔融NaCl、Al2O3的方法来制备Na、Al；选项C，电解饱和MgCl2溶液得到Mg(OH)2；选项D，磁铁矿的主要成分为Fe3O4，根据Fe3O4―→3Fe，生成3 mol Fe时转移8 mol电子，则得到9 mol铁时转移24 mol电子。
2．(2015·福建厦门大学附中三模)下列各组物质相互混合反应后，最终有白色沉淀生成的是( )
①过量Na2O2投入到FeCl2溶液中
②过量Ba(OH)2溶液和明矾溶液混合
③少量Ca(OH)2投入过量NaHCO3溶液中
④Na2SiO3溶液中通入过量CO2
⑤CaCl2与NaOH的混合溶液中通入过量CO2
A．全部 B．①⑤
C．②③④ D．②③④⑤
解析：选C。①二者发生氧化还原反应生成Fe(OH)3红褐色沉淀；②过量Ba(OH)2溶液和明矾溶液混合，二者反应生成硫酸钡白色沉淀；③少量Ca(OH)2投入过量NaHCO3溶液中，二者反应生成碳酸钙白色沉淀；④向Na2SiO3溶液中通入过量CO2，二者反应生成白色不溶物硅酸；⑤CaCl2与NaOH的混合溶液中通入少量CO2，生成碳酸钙白色沉淀，当CO2过量时碳酸钙沉淀转化为可溶性的碳酸氢钙。
3．(2015·河北石家庄二中一模)某学生鉴定甲盐的流程如图所示，下列说法正确的是( )
A．如果甲中含有S2－，则乙是硫黄沉淀
B．如果乙是AgCl沉淀，那么甲是FeCl3
C．丙中肯定含有Fe3＋，所以甲是FeBr2
D．甲中含铁元素，可能显示＋2价或＋3价
解析：选D。AgCl是白色沉淀，与题意不符，B项错误；丙与KSCN溶液反应后溶液显红色，则丙中一定含有Fe3＋，又因为甲中滴加AgNO3酸性溶液后得到丙，故甲中一定含有铁元素，可能为＋2价，也可能为＋3价，S2－不能与Fe2＋、Fe3＋共存，则甲中不可能含有S2－，故A、C项错误，D项正确。
4．下列反应中，反应后固体物质增重的是( )
A．氢气通过灼热的CuO粉末
B．二氧化碳通过Na2O2粉末
C．铝与Fe2O3发生铝热反应
D．将锌粒投入Cu(NO3)2溶液
解析：选B。四个选项的反应方程式及固体物质质量变化如下：
A．H2＋ ＋H2O，固体质量减小，不正确。
B．2CO2＋2 ===2＋O2，固体质量增大，正确。
C．2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，固体质量不变，不正确。
D.＋Cu(NO3)2===＋Zn(NO3)2，固体质量减小，不正确。
5．(2015·北京海淀期末)
已知A、B、C、D之间的转化关系如右图所示。下列说法正确的是( )
A．若A为Fe，D为氢气，则B一定为酸
B．若A、D为化合物，B为水，则C一定是气体单质
C．若A、B、C、D均为化合物，该反应一定属于复分解反应
16
D．若A、B、C、D均为10电子微粒，且C是可使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则D常温下一定呈液态
解析：选D。A项，若A为Fe，D为氢气，则B可以是水，也可以是酸；B项，若A为NO2，D为HNO3，B为水，则C为NO；C项，若A、B、C、D均为化合物，该反应可以是复分解反应，也可以是氧化还原反应，如二氧化氮和水的反应。
6．(2015·江西宜春四校联考)某无色溶液中可能含有Mg2＋、NH、K＋、Al3＋、SO、CO、Cl－等离子。现进行如下实验：①取10 mL该溶液于试管中，滴加Ba(NO3)2溶液，加稀硝酸酸化后过滤得到6.99 g白色沉淀；②另取10 mL该溶液于试管中，滴加NaOH溶液产生白色沉淀，当沉淀增加到一定量后开始产生气体(必要时可加热)，最后沉淀完全溶解，并且随NaOH溶液的加入，沉淀和气体物质的量变化如图所示。下列说法不符合事实的是( )
A．根据图中数据计算实验中使用的NaOH溶液的浓度为1 mol·L－1
B．根据信息分析该溶液中焰色反应呈紫色的离子的物质的量浓度为1 mol·L－1
C．该溶液中NH、Al3＋、SO三种离子的物质的量之比为2∶1∶3
D．另取一定量该溶液滴加一定量Ba(OH)2溶液，不可能使Al3＋和SO同时完全沉淀
解析：选B。①取10 mL该溶液于试管中，滴加 Ba(NO3)2溶液，加稀硝酸酸化后过滤得到6.99 g白色沉淀，说明含有SO；②另取10 mL该溶液于试管中，滴加NaOH溶液产生白色沉淀，当沉淀增加到一定量后开始产生气体(必要时可加热)，该气体为氨气，说明含有NH，最后沉淀完全溶解，说明含有Al3＋，无Mg2＋、CO，根据题中图像纵坐标可知Al(OH)3和氨气的物质的量；根据Al(OH)3的两性可计算出NaOH的浓度；因不确定是否有Cl－，所以c(K＋)无法确定，若无Cl－，则c(K＋)＝1 mol·L－1，若有Cl－，则c(K＋)>1 mol·L－1。
7．已知A、B为单质，C为化合物。
A＋BC A＋B
能实现上述转化关系的是 ( )
①若C溶于水后得到强碱溶液，则A可能是Na
②若C的溶液遇Na2CO3放出CO2气体，则A可能是H2
③若C的溶液中滴加KSCN溶液显红色，则B可能为Fe
④若C的溶液中滴加NaOH溶液有蓝色沉淀生成，则B可能为Cu
A．①② B．②④
C．①③ D．③④
解析：选B。此题综合考查元素化合物知识，由转化关系可知单质A、B生成化合物C，电解化合物C的水溶液又产生这两种单质，无氧酸和不活泼金属的无氧酸盐符合要求，分析选项可知②④符合要求。
8．铁及其化合物之间的相互转化可用下式表示：
Fe2＋Fe3＋FeO(高铁酸根离子)
回答下列有关问题：
(1)铁元素位于元素周期表的第四周期第Ⅷ族，原子序数是26，最外层有2个电子。铁原子的结构示意图是________________。
(2)检验硫酸铁溶液中是否存在Fe2＋的方法是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)配平方程式：__Fe(OH)3＋__NaClO＋__===__Na2FeO4＋__NaCl＋__H2O
(4)高铁酸钠(Na2FeO4)是水处理过程中使用的一种新型净水剂，它的氧化性比高锰酸钾强，其本身在反应中被还原为Fe3＋。Na2FeO4
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之所以能净水，除了能消毒杀菌外，另一个原因是(结合离子方程式说明)________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(2)检验硫酸铁溶液中是否存在Fe2＋，为防止Fe3＋的干扰应利用Fe2＋的还原性检验，方法是将适量硫酸铁溶液置于洁净试管中，滴加几滴酸性高锰酸钾溶液，充分反应后，溶液紫色褪去，证明含有Fe2＋，否则不含Fe2＋；(3)利用化合价升降法配平氧化还原反应方程式得2Fe(OH)3＋3NaClO＋4NaOH===2Na2FeO4＋3NaCl＋5H2O；(4)Na2FeO4之所以能净水，除了能消毒杀菌外，另一个原因是Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋，氢氧化铁胶体可吸附水中悬浮的杂质。
答案：(1)
(2)将适量硫酸铁溶液置于洁净试管中，滴加几滴酸性高锰酸钾溶液，充分反应后，溶液紫色褪去，证明含有Fe2＋，否则不含Fe2＋(其他合理答案均可)
(3)2Fe(OH)3＋3NaClO＋4NaOH===2Na2FeO4＋3NaCl＋5H2O
(4)Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋，氢氧化铁胶体可吸附水中悬浮的杂质
9．(2015·广东广州调研)锰是冶炼工业中常用的添加剂。以碳酸锰矿(主要成分为MnCO3，还含有铁、镍、钴等碳酸盐杂质)为原料生产金属锰的工艺流程如下：
已知25 ℃，部分物质的溶度积常数如下：
物质
Mn(OH)2
Co(OH)2
Ni(OH)2
MnS
CoS
NiS
Ksp
2.1×10－13
3.0×10－16
5.0×10－16
1.0×10－11
5.0×10－22
1.0×10－22
(1)步骤Ⅰ中，MnCO3与硫酸反应的化学方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)步骤Ⅱ中，MnO2在酸性条件下可将Fe2＋氧化为Fe3＋，反应的离子方程式是______________________，加氨水调节溶液的pH为5.0～6.0，以除去Fe3＋。
(3)步骤Ⅲ中，滤渣2的主要成分是________________________________________________________________________。
(4)步骤Ⅳ中，在________(填“阴”或“阳”)极析出Mn，电极反应为________________________。
解析：(1)碳酸锰与硫酸反应生成硫酸锰、二氧化碳和水，化学方程式为MnCO3＋H2SO4===MnSO4＋CO2↑＋H2O。(2)MnO2在酸性条件下可将Fe2＋氧化为Fe3＋，MnO2被还原成Mn2＋，发生反应的离子方程式为MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O。(3)步骤Ⅲ中加入 (NH4)2S，除掉的是Co2＋和Ni2＋，所以滤渣2的主要成分是CoS和NiS。(4)Mn2＋在阴极发生还原反应生成Mn，电极反应为Mn2＋＋2e－===Mn。
答案：(1)MnCO3＋H2SO4===MnSO4＋CO2↑＋H2O
(2)MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O
(3)CoS和NiS
(4)阴 Mn2＋＋2e－===Mn
10．(2015·高考天津卷)废旧印刷电路板是一种电子废弃物，其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾，流程简图如下：
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回答下列问题：
(1)反应Ⅰ是将Cu转化为Cu(NH3)，反应中H2O2的作用是________________________。写出操作①的名称：________。
(2)反应Ⅱ是铜氨溶液中的Cu(NH3)与有机物RH反应，写出该反应的离子方程式：________________________________。操作②用到的主要仪器名称为________，其目的是(填序号)________。
a．富集铜元素
b．使铜元素与水溶液中的物质分离
c．增加Cu2＋在水中的溶解度
(3)反应Ⅲ是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和________。若操作③使用右图装置，图中存在的错误是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)操作④以石墨作电极电解CuSO4溶液。阴极析出铜，阳极产物是________________________________________________________________________。
操作⑤由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是
________________________________________________________________________。
(5)流程中有三处实现了试剂的循环使用，已用虚线标出两处，第三处的试剂是________。循环使用的NH4Cl在反应Ⅰ中的主要作用是________________________________________________________________________。
解析：(1)Cu转化为Cu(NH3)，化合价升高，发生氧化反应，故H2O2作氧化剂，将Cu氧化。从图中可以看出，经过操作①得到溶液和残渣，故操作①是过滤。
(2)铜氨溶液中的Cu(NH3)与有机物RH反应生成NH3和NH4Cl及溶解在有机层中的CuR2，故反应的离子方程式为Cu(NH3)＋2RH===2NH3＋2NH＋CuR2。操作②得到溶液和有机层，故该操作是分液，用到的主要仪器是分液漏斗。其目的是使铜元素与水溶液中的物质分离，富集铜元素。
(3)根据反应Ⅲ可以判断出CuR2与稀硫酸反应生成 CuSO4和RH。图中的错误是分液漏斗的尖端未紧靠烧杯内壁，分液漏斗中的液体太多。
(4)电解CuSO4溶液，阳极是水放电，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，故阳极产物是O2和 H2SO4。将硫酸铜溶液加热浓缩、冷却结晶、过滤即得胆矾晶体。
(5)反应Ⅲ消耗H2SO4，操作④电解CuSO4溶液产生H2SO4，实现了H2SO4的循环使用。反应Ⅰ中H2O2将铜氧化为Cu2＋，Cu2＋与NH3产生Cu(NH3)，因为NH3溶于水，溶液显碱性，如果c(OH－)过高，会产生Cu(OH)2沉淀，为了防止产生Cu(OH)2沉淀，在反应Ⅰ中加入了NH4Cl。
答案：(1)作氧化剂 过滤
(2)Cu(NH3)＋2RH===2NH＋2NH3＋CuR2 分液漏斗 ab
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(3)RH 分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁、分液漏斗中的液体过多
(4)O2、H2SO4 加热浓缩、冷却结晶、过滤
(5)H2SO4 防止由于溶液中c(OH－)过高，生成Cu(OH)2沉淀
11．(2015·北京海淀期末)某校化学兴趣小组探究SO2与FeCl3溶液的反应，所用装置如下所示。
(1)该小组同学预测SO2与FeCl3溶液反应的现象为溶液由棕黄色变成浅绿色，然后开始实验。
步骤①
配制1 mol·L－1FeCl3溶液(未用盐酸酸化)，测其pH约为1，取少量装入试管B中，加热试管A
FeCl3溶液显酸性的原因是______________________。写出试管A中产生SO2的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)当SO2通入到FeCl3溶液中至饱和时，同学们观察到的现象是溶液由棕黄色变成红棕色，没有观察到丁达尔现象。将混合液放置12小时，溶液才变成浅绿色。
【查阅资料】Fe(HSO3)2＋为红棕色，可以将Fe3＋还原为Fe2＋。生成Fe(HSO3)2＋的反应为可逆反应。
解释SO2与FeCl3溶液反应生成红棕色Fe(HSO3)2＋的原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
写出溶液中Fe(HSO3)2＋与Fe3＋反应的离子方程式：______________________________________________。
(3)为了探究如何缩短红棕色变为浅绿色的时间，该小组同学进行了步骤②③的实验。
步骤②
往5 mL 1 mol·L－1FeCl3溶液中通入SO2气体，溶液立即变为红棕色。微热3 min，溶液颜色变为浅绿色
步骤③
往5 mL重新配制的1 mol·L－1FeCl3溶液(用浓盐酸酸化)中通入SO2气体，溶液立即变为红棕色。几分钟后，发现溶液颜色变成浅绿色
用铁氰化钾溶液检验步骤②和步骤③所得溶液中的Fe2＋，其现象为________________________________________________________________________。
(4)综合上述实验过程，可获得的实验结论：
Ⅰ.SO2与FeCl3溶液反应生成红棕色中间产物Fe(HSO3)2＋；
Ⅱ.红棕色中间产物转变成浅绿色溶液是一个较慢的过程；
Ⅲ.________________________________________________________________________。
解析：(1)氯化铁是强酸弱碱盐，铁离子水解使溶液显酸性。在加热的条件下浓硫酸与铜发生氧化还原反应生成SO2，反应的化学方程式为Cu＋2H2SO4(浓) CuSO4＋SO2↑＋2H2O。
(2)SO2溶于水生成亚硫酸，亚硫酸是二元弱酸，电离出亚硫酸氢根离子，亚硫酸氢根离子结合铁离子生成Fe(HSO3)2＋，生成的Fe(HSO3)2＋可以将Fe3＋还原为Fe2＋。
(3)铁氰化钾溶液与亚铁离子结合可以产生蓝色沉淀，所以实验现象为生成蓝色沉淀。
(4)根据步骤②③中的实验现象可以推测第三个结论是加热、提高FeCl3溶液的酸性会缩短浅绿色出现的时间。
答案：(1)Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋
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Cu＋2H2SO4(浓) CuSO4＋SO2↑＋2H2O
(2)H2O＋SO2H2SO3、H2SO3H＋＋HSO、Fe3＋＋HSOFe(HSO3)2＋
Fe3＋＋H2O＋Fe(HSO3)2＋===2Fe2＋＋SO＋3H＋
(3)生成蓝色沉淀
(4)加热、提高FeCl3溶液的酸性会缩短浅绿色出现的时间
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