解密06金属及其化合物一、选择题1．(2021·江苏期末)2020年11月10日8时12分，中国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底。“奋斗者”号研制及海试的成功，标志着我国具有了进入世界海洋最深处开展科学探索的能力，体现了我国在海洋高技术领域的综合实力。其中，“奋斗者”号使用了钛合金材料。有关合金的说法中正确的是()A．钛合金是一种新型金属单质B．在合金中加入稀土金属，对改善合金的性能无太大影响C．钛合金熔点比成分金属低，但硬度大D．钛合金的化学性质与钛单质相同2．(2021·辽宁省葫芦岛协作校高三第二次联考)我国古代的青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历史价值。下列说法不正确的是()A．我国使用青铜器的时间比使用铁器、铝器的时间均要早B．将青铜器放在银质托盘上，青铜器容易生成铜绿C．《本草纲日》中载有一药物，名“铜青”，铜青是铜器上的绿色物质，则铜青就是青铜D．用蜂蜡做出铜器的蜡模，是古代青铜器的铸造方法之一，蜂蜡的主要成分是有机物3．(2021·吉林省四平市双辽二中高三期末考试)明末科学家宋应星出版的《天工开物》中记载了有关“五金”的内容：“∙∙∙∙∙∙黄金美者，其值去黑铁(生铁)一万六千倍，然使釜、鬵(xín，一种炊具)、斤(这里指菜刀、镰刀、锄头等)、斧不呈效于日用之间∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙贸迁有无，∙∙∙∙∙∙”，下列解释正确的是()A．明代使用的釜、鬵一类的炊具都属于青铜合金B．添加了铬、镍的不锈钢菜刀和农具使用后即使不保养，也不会生锈C．金属的另一个用途就是铸成钱币作为贸易交往中的流通手段D．黑铁在空气中发生的腐蚀主要是化学腐蚀4．下列关于元素及其化合物的说法不正确的是( )A．Fe在一定条件下可与浓盐酸、稀硫酸、浓硝酸等剧烈反应B．Al、Cl2均能和NaOH溶液发生氧化还原反应，且两单质的作用不相同C．在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，若再继续加入KNO3固体，铜粉会溶解D．金属单质Na、Mg、Fe在一定条件下与水反应都生成H2和相应的碱5．下列关于金属冶炼的说法正确的是( )A．由于Al的活泼性强，故工业上采用电解熔融AlCl3的方法生产Al
B．可以用钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁C．炼铁高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热D．金属冶炼的本质是将化合态金属还原为游离态，冶炼方法由金属的活泼性决定6．下列选项所表示的物质间转化关系均能一步转化的是( )A．Na→Na2O2→Na2CO3→NaOHB．NaCl→NaHCO3→Na2CO3→Na2O2C．Al→Al2O3→Al(OH)3→NaAlO2D．Fe(s)Fe2O3(s)FeCl3(aq)7．(2021·河北衡水中学高三七调)硫酸亚铁是一种重要的化工原料，可以制备多种物质。有关下列制备方法错误的是()A．制备碱式硫酸铁利用了过氧化氢氧化性B．为防止NH4HCO3分解，生产FeCO3需在较低温度下进行C．可用KSCN溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化D．制备(NH4)2Fe(SO4)2利用了它的溶解度比FeSO4的溶解度大这一性质8．(2021·安徽省皖江联盟高三联考).侯德榜是近代化学工业的奠基人之一，是世界制碱业的权威。某同学在实验室模拟侯氏制碱法生产的纯碱中含有少量NaCl，下列说法正确的是()A．相同温度下，碳酸钙在纯碱溶液中的溶度积小于在水中的溶度积B．用标准盐酸滴定一定质量的样品，可以测量出纯碱的纯度C．用托盘天平称取10.60g样品配制溶液进行实验D．只用硝酸银溶液，即可鉴别样品溶液中是否含有氯离子9．(2021·湖南怀化市期末)下列实验方案不能准确测出Na2CO3、NaHCO3混合物中Na2CO3质量分数的是(不考虑实验误差)()A．取mg混合物充分加热，质量减少ngB．取mg混合物与足量稀盐酸完全反应，将反应后溶液加热、蒸发、干燥，得到ng固体C．取mg混合物与足量Ca(OH)2溶液完全反应将反应后浑浊液过滤、洗涤、干燥，得到ng固体D．取mg混合物与足量稀硫酸完全反应，逸出气体直接用碱石灰吸收，质量增加ng10．(2021·湖南怀化市期末)下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是()选项操作和现象结论或目的
A将饱和的FeCl3溶液滴加到浓NaOH溶液中制备Fe(OH)3胶体B向钠与水反应形成的溶液中滴加几滴酚酞，溶液变红钠与水反应生成了碱C向CuSO4溶液中加入一小块钠，生成气体和沉淀沉淀为CuD向某溶液中通入H2O2，再加入KSCN溶液，溶液变红色原溶液中一定含有Fe3+11．混合物M中可能含有A12O3、Fe2O3、Al、Cu，为确定其组成，某同学设计如图所示分析方案。下列分析正确的是()A．已知m1>m2，则混合物M中一定含有A12O3B．生成蓝绿色溶液的离子方程式为Cu+Fe3+=Cu2++Fe2+C．固体P既可能是纯净物，又可能是混合物D．要确定混合物M中是否含有A1，可取M加入过量NaOH溶液12．某兴趣小组将过量Cu与FeCl3溶液充分及应，静置后取上层清液于试管中，将KSCN溶液滴加到清液中，观察到瞬间产生白色沉淀，局部出现红色；振荡试管，红色又迅速褪去。已知：①CuCl2+Cu=2CuCl↓(白色)——该反应速率很慢②2CuCl2+4KSCN=2CuSCN↓(白色)+(SCN)2+4KCl——该反应速率很快③(SCN)2是拟卤素，化学性质和氯气相似下列说法正确的是()A．用KSCN溶液检验Fe3+时，Cu2+的存在不会对检验产生干扰B．局部出现红色主要是因为溶液中的Fe2+被空气中的O2氧化成Fe3+，Fe3+与KSCN反应生成Fe(SCN)3C．白色沉淀是CuCl，是溶液中CuCl2与Cu反应生成的D．红色迅速褪去的原因是振荡试管时Cu2+与SCN-发生反应，从而使Fe3++3SCN-⇌Fe(SCN)3平衡逆移13．向100mLFe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中逐渐加入铁粉，充分反应后溶液中固体剩余物的质量与加入铁粉的质量如图所示。忽略溶液体积的变化，下列说法正确的是( )
A．a点时溶液中阳离子仅为Cu2+和Fe2+B．b点时溶液中发生的反应为：Fe＋Cu2+=Cu＋Fe2+C．c点时加入的铁粉与Cu2+反应D．原溶液中Fe2(SO4)3和CuSO4的物质的量浓度之比为1∶114．(2021·陕西汉中市高三月考)工业以软锰矿(主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3等少量杂质)为主要原料制备高性能的磁性材料碳酸锰(MnCO3)，其工业流程如图。下列说法错误的是()A．浸锰过程中Fe2O3与SO2反应的离子方程式为：Fe2O3＋SO2＋2H＋=2Fe2＋＋SO＋H2OB．过滤I所得滤液中主要存在的金属阳离子为Mn2＋、Fe3＋和Fe2＋C．滤渣II的主要成分含有Fe(OH)3D．过滤II所得的滤液中加入NH4HCO3溶液发生反应的主要离子方程式为：Mn2＋＋2HCO=MnCO3↓＋CO2↑＋H2O15．(2021·四川成都市期末)高铁酸钠(Na2FeO4)具有很强的氧化性，能有效地杀灭水中的细菌和病毒，同时被还原成Fe(OH)3能高效地除去水中的悬浮物，是一种新型高效水处理剂。其制备方法如下：2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH=2Na2FeO4+3NaCl+5H2O。下列说法错误的是()A．Na2FeO4中元素显+6价B．碱性条件下氧化性强于Na2FeO4C．每生成1molNa2FeO4转移6mol电子D．在水处理中，Na2FeO4兼具消毒和净水两种功能16．(2021·广东珠海市期末)用铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO和Fe)制备纳米(平均直径25nm)
的流程示意图如下：下列叙述错误的是()A．步骤①中，生成车间要禁止烟火B．步骤②中，主要反应的离子方程式是2Fe3++Fe=3Fe2+C．步骤④中H2O2应该过量D．步骤⑤中，为验证得到因体是纳米态Fe3O4粒子，可将其形成分散系，做丁达尔效应实验17．(2021·湖南省高三质检)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，设计实验流程如下：下列说法正确的是()A．检验滤液1中是否含有Fe2＋，可以选用K4Fe(CN)6溶液B．步骤②操作中，应先加6%H2O2，然后不断搅拌下缓慢加入1.0mol·L－1H2SO4C．滤渣1成分是SiO2和CuS，滤渣2成分只有SiO2D．步骤①操作中，生成的气体需用NaOH溶液或CuSO4溶液吸收18．(2021·河北唐山市山一中高三质检)银铜合金广泛应用于航空工业。从银铜合金的切割废料中回收银和制备CuAlO2的流程如下。已知：Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450℃和80℃。下列说法错误的是()A．电解精炼时，粗银做阳极，纯银做阴极
B．为提高原料利用率，流程中应加过量的稀NaOHC．滤渣B煅烧时发生的反应为4CuO+4Al(OH)34CuA1O2+O2↑+6H2OD．若用1.0kg银铜合金(铜的质量分数为64%)最多可生成10molCuAlO219．(2021·沈阳市辽宁实验中学期末)常温下，c(H+)=0.1mol/L的某溶液中可能含有Na+、Fe3+、Fe2+、I-、Cl-、CO32-中的某几种离子，现取100mL该溶液进行如图所示实验：已知氧化性Fe3+>I2。根据实验结果，判断下列说法正确的是()A．Fe3+与Fe2+至少有一种B．一定不存在CO32-，可能存在Na+和Cl-C．一定存在Fe2+、I-、Cl-D．该溶液中一定存在Fe2+、I-，可能含Cl-20．(2021·浙江绍兴市期末)某混合物X由Fe2O3、Cu、SiO2三种物质组成，进行如图实验：下列有关说法正确的是()A．由Ⅰ可知Cu能与过量的盐酸发生置换反应B．蓝色溶液中一定含有Cu2+、Fe2+，可能含有Fe3+C．原混合物X中含Fe2O3的质量是4.48g，SiO2的质量为3.0gD．将Ⅰ和Ⅱ的顺序互换，不影响实验最后残留固体的质量二、非选择题21．(2021·湖南怀化市期末)某工厂的工业废水中含有大量的FeSO4和较多的Cu2+。为了减少污染并变废为宝，工厂计划从该废水中回收FeSO4和金属铜。请根据以下流程图，回答下列问题：
(1)⑥操作方法的名称是__________________；操作⑨包括：蒸发浓缩、____________、过滤、洗涤、低温干燥。(2)加入试剂⑤发生反应的离子方程式为________________________。(3)试剂⑦的化学式为____________。(4)某兴趣小组同学欲鉴别④中的金属阳离子，设计如下实验：甲同学取2.0mL④溶液，滴加氢氧化钠溶液，产生白色沉淀且很快变为灰绿色，最后变为红褐色沉淀，其中涉及氧化还原反应的化学方程式为___________________。乙同学取2.0mL④溶液，先加入几滴KSCN溶液，无明显现象，再加入几滴氯水，溶液变红，其中涉及氧化还原反应的离子方程式为___________________。(5)若按上述工艺处理1000L该工业废水，制得320g铜，则该工业废水中c(Cu2+)=______。22．(2021·石家庄市藁城区第一中学高三月考)三草酸合铁酸钾晶体(K3[Fe(C2O4)3]·3H2O)能溶于水，难溶于乙醇，该物质对光敏感，光照下即发生分解，产物之一是黄色的草酸亚铁。实验室可用如图流程来制备三草酸合铁酸钾晶体。根据题意完成下列各题：(1)若用废铁屑和稀硫酸制备绿矾，需先将废铁屑碱煮水洗，其目的是___________；然后与硫酸反应时___________(填物质名称)往往要过量。(2)要从溶液中得到绿矾晶体，必须进行的实验操作是___________(按前后顺序填代号)。a．过滤洗涤b．蒸发浓缩c．冷却结晶d．灼烧e．干燥(3)称取制得的绿矾晶体7.00g，加稀硫酸溶解。加入一定量的草酸后，加热煮沸，形成黄色沉淀，过滤，洗涤。如何确定沉淀已经洗涤干净：___________。(4)氧化过程中除不断搅拌外，还需维持温度在40℃左右，原因是___________
；写出氧化生成三草酸合铁酸钾的离子方程式___________。(5)经过一系列操作后得到的最终产物晶体先用少量冰水洗涤，再用无水乙醇洗涤，低温干燥后称量，得到9.82g翠绿色晶体，用无水乙醇洗涤晶体的目的是___________。(6)列式计算本实验中三草酸合铁酸钾晶体的产率___________(保留一位小数)。(7)某同学制得的三草酸合铁酸钾晶体表面发黄，推测可能有部分晶体见光分解。为了验证此推测是否正确，可用的试剂及现象是________________________。23．(2021·山东潍坊市期末)制备高铁酸钾[K2FeO4]并用其除去土壤和废水中的有机砷(HAPA)与无机砷[+3价砷表示As(Ⅲ)]的流程如图所示：已知：酸性越强，K2FeO4越容易发生反应生成O2。回答下列问题：(1)生成K2FeO4的化学方程式为________________。(2)K2FeO4去除砷污染时作_________(填“氧化剂”或“还原剂”)。若污染物中的砷全部以Na3AsO3计，则去除全部污染时Na3AsO3与K2FeO4的物质的量之比为_______________。(3)氢离子浓度、高铁酸钾的用量对HAPA和As(Ⅲ)去除效果的影响如图所示。①氢离子浓度为3×10-5mol•L-1时去除率低，原因是(用离子方程式表示)_______________。②最佳铁砷质量比为________________，理由是____________________________。24．(2021·湖北十堰市期末)镍催化剂的主要成分为Ni，还含有一定量Al、Fe及氧化铁、少量其他不溶性物质，回收废镍催化剂制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O)的工艺流程如下：
溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：金属离子Fe3+Fe2+Ni2+开始沉淀的pH(c=0.01mol·L-1)2.27.57.2沉淀完全的pH(c=1.0×10-5mol·L-1)3.29.08.7回答下列问题：(1)“碱浸”时发生反应的离子方程式是___________。提高“碱浸”速率的措施是_____________________________________(任写一点即可)。(2)“滤液②”可能含有的金属离子是________________________。(3)“转化”步骤中加入H2O2的目的是________________________，反应的离子方程式是_____________________________________。(4)“调pH”时，最适宜的pH范围是________________________。(5)“控制pH浓缩结晶”步骤后得到硫酸镍晶体的操作依次是：过滤、_________、干燥。(6)利用表格中的数据，计算Fe(OH)3的Ksp=___________25．(2021·自贡市田家炳中学高三月考)钪是地壳中含量极少的稀土元素，但在照明、合金和陶瓷材料、催化化学等领域具有重要应用价值。钛铁矿主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3，还含有Mg、Si、Sc等元素，从钛铁矿中提取Sc2O3的流程如下：回答下列问题：(1)“酸浸”时，为提高浸取效率，可以采取的措施有___________(答两个)。滤渣1的主要成分是___________。(2)“酸浸”后Ti元素转化为TiOSO4，其水解反应的化学方程式是___________。(3)“萃取”时，使用10%P2O4+5%TBP+煤油作为萃取剂，一定条件下萃取率α受振荡时间的影响如图，萃取时适宜的振荡时间为___________min。“洗钛”所得[TiO(H2O2)]2+为橘黄色的稳定离子，其中氧的化合价有-2、-1两种，则Ti的化合价为___________。
(4)“酸溶”后滤液中存在的金属阳离子Sc3+、TiO2+、Fe3+浓度均小于0.01mol/L，再用氨水调节溶液pH使TiO2+、Fe3+沉淀完全而Sc3+不沉淀，则调pH应控制的pH范围是___________。已知：当离子浓度减小至10-5mol/L时可认为沉淀完全。lg2=0.3；室温下TiO2+完全沉淀的pH为1.05，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，Ksp[Sc(OH)3]=1.25×10-33。(5)加草酸“沉钪”的离子方程式为___________。(6)“沉钪”后获得Sc2O3的方法是___________，该反应产生的气体必须回收利用，其意义是_____________________________________。26．(2020·四川成都市成都七中高三一模)保险粉Na2S2O4大量用于印染业，并用来漂白纸张、纸浆和陶土等。某化学兴趣小组同学用甲酸法制取保险粉的装置如图所示(加持装置略去)。已知：保险粉易溶于水，不溶于甲醇，具有强还原性，在空气中易被氧化：2Na2S2O4+O2+2H2O=NaHSO3或Na2S2O4+O2+H2O=NaHSO3+NaHSO4。实验时先把甲酸(HCOOH)与溶于甲醇和水混合溶剂的NaOH混合，再通入SO2气体。回答下列问题：(1)仪器a的名称是______；装置B的作用是________________________________。(2)装置C中甲醇不参加反应，甲醇的作用是________________________________；生成Na2S2O4的离子方程式为___________________。(3)下列有关该实验的说法正确的是______(填序号)。A．可用硝酸和BaCl2溶液检验制得的Na2S2O4中是否混有NaHSO4
B．实验中甲酸和NaOH最合适的物质的量之比为1：1C．用N2排尽装置内的空气，有利于提高的Na2S2O4纯度D．得到Na2S2O4固体后可用甲醇洗涤(4)测定产品中Na2S2O4质量分数，其实验步骤如下，准确称取0.5000g产品放入锥形瓶中，加入适量水使其溶解。然后加入足量甲醛，充分反应，再滴加几滴指示剂，用0.2000mol·L-1的标准I2溶液滴定，至终点时，消耗25.00mL标准I2溶液。实验过程中涉及的反应：Na2S2O4+2HCHO+H2O=NaHSO3·HCHO+NaHSO2·HCHO；NaHSO2·HCHO+2I2+2H2O=NaHSO4+HCHO+4HI。该实验加入指示剂是______，产品Na2S2O4(M=174g·mol-1)的质量分数为______%(保留一位小数)。(5)探究Na2S2O4的性质。隔绝空气加热Na2S2O4固体完全分解是到固体产物Na2SO3，Na2S2O3和SO2，但该兴趣小组没有做到完全隔绝空气，得到的固体产物中还含有Na2SO4。请设计实验证明该分解产物中含有Na2SO4。实验方案是__________________________。(可选试剂：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、KMnO4溶液)
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