1、第3章 金属元素及其重要化合物1(2019全国卷)下列化学方程式中,不能正确表达反应颜色变化的是()A向CuSO4溶液中加入足量Zn粉,溶液蓝色消失ZnCuSO4=CuZnSO4B澄清的石灰水久置后出现白色固体Ca(OH)2CO2=CaCO3H2OCNa2O2在空气中放置后由淡黄色变为白色2Na2O2=2Na2OO2D向Mg(OH)2悬浊液中滴加足量FeCl3溶液出现红褐色沉淀3Mg(OH)22FeCl3=2Fe(OH)33MgCl2答案C解析加入足量Zn粉,Cu2被完全还原为Cu,所以溶液蓝色消失,A正确;澄清石灰水与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙白色沉淀,B正确;过氧化钠是淡黄色固体,在空
2、气中久置成为碳酸钠,变为白色,C错误;Mg(OH)2悬浊液中滴加足量三氯化铁溶液,白色Mg(OH)2沉淀可转化为红褐色氢氧化铁沉淀,D正确。2(2019天津高考)下列有关金属及其化合物的应用不合理的是()A将废铁屑加入FeCl2溶液中,可用于除去工业废气中的Cl2B铝中添加适量锂,制得低密度、高强度的铝合金,可用于航空工业C盐碱地(含较多Na2CO3等)不利于作物生长,可施加熟石灰进行改良D无水CoCl2呈蓝色,吸水会变为粉红色,可用于判断变色硅胶是否吸水答案C解析Na2CO3与Ca(OH)2反应生成NaOH,使土壤碱性增强,C错误。3(2018全国卷)磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源
3、汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属,其流程如下:下列叙述错误的是()A合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用B从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、LiC“沉淀”反应的金属离子为Fe3D上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠答案D解析废旧电池中含有重金属,随意丢弃容易污染环境,因此合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用,A正确;根据流程的转化可知从正极片中可回收的金属元素有Al、Fe、Li,B正确;HNO3可以将磷酸亚铁锂滤渣中的Fe2氧化为Fe3,得到含Li、P、Fe等滤液,加入碱液生成氢氧化铁沉淀,因此“沉淀”反应的金属离子是Fe3,C正确;硫酸
4、锂能溶于水,因此上述流程中不能用硫酸钠代替碳酸钠,D错误。4(2018全国卷)化学与生活密切相关。下列说法错误的是()A碳酸钠可用于去除餐具的油污B漂白粉可用于生活用水的消毒C氢氧化铝可用于中和过多胃酸D碳酸钡可用于胃肠X射线造影检查答案D解析碳酸钠水解溶液显碱性,因此可用于去除餐具的油污,A正确;漂白粉具有强氧化性,可用于生活用水的消毒,B正确;氢氧化铝是两性氢氧化物,能与酸反应,可用于中和过多胃酸,C正确;碳酸钡难溶于水,但可溶于酸,生成可溶性钡盐而使蛋白质变性,所以不能用于胃肠X射线造影检查,应该用硫酸钡,D错误。5(2018江苏高考)下列有关物质性质的叙述一定不正确的是()A向FeCl
5、2溶液中滴加NH4SCN溶液,溶液显红色BKAl(SO4)212H2O溶于水可形成Al(OH)3胶体CNH4Cl与Ca(OH)2混合加热可生成NH3DCu与FeCl3溶液反应可生成CuCl2答案A解析FeCl2溶液中含Fe2,NH4SCN用于检验Fe3,向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液,溶液不会显红色,A错误;KAl(SO4)212H2O溶于水电离出的Al3水解形成Al(OH)3胶体,离子方程式为Al33H2OAl(OH)3(胶体)3H,B正确;实验室可用NH4Cl和Ca(OH)2混合共热制NH3,反应的化学方程式为2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O,C正确;Cu与Fe
6、Cl3溶液反应生成CuCl2和FeCl2,反应的化学方程式为Cu2FeCl3=CuCl22FeCl2,D正确。6(2018江苏高考)在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是()ANaHCO3(s)Na2CO3(s)NaOH(aq)BAl(s)NaAlO2(aq)Al(OH)3(s)CAgNO3(aq)Ag(NH3)2(aq)Ag(s)DFe2O3(s)Fe(s)FeCl3(aq)答案A解析A项,NaHCO3受热分解生成Na2CO3、CO2和H2O,Na2CO3与饱和石灰水反应生成CaCO3和NaOH,两步反应均能实现;B项,Al与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2,NaAlO2与
7、过量盐酸反应生成NaCl、AlCl3和H2O,第二步反应不能实现;C项,AgNO3中加入氨水可获得银氨溶液,蔗糖中不含醛基,蔗糖不能发生银镜反应,第二步反应不能实现;D项,Al与Fe2O3高温发生铝热反应生成Al2O3和Fe,Fe与HCl反应生成FeCl2和H2,第二步反应不能实现。7(2018北京高考)下列实验中的颜色变化,与氧化还原反应无关的是()ABCD实验NaOH溶液滴入FeSO4溶液中石蕊溶液滴入氯水中Na2S溶液滴入AgCl浊液中热铜丝插入稀硝酸中现象产生白色沉淀,随后变为红褐色溶液变红,随后迅速褪色沉淀由白色逐渐变为黑色产生无色气体,随后变为红棕色答案C解析A项,NaOH溶液滴入
8、FeSO4溶液中产生白色Fe(OH)2沉淀,白色沉淀变为红褐色沉淀时的反应为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3,该反应前后元素化合价有升降,为氧化还原反应;B项,氯水中存在反应Cl2H2OHClHClO,由于氯水呈酸性,石蕊溶液滴入后溶液先变红,红色褪色是HClO表现强氧化性,与有色物质发生氧化还原反应;C项,白色沉淀变为黑色时的反应为2AgClNa2S=Ag2S2NaCl,反应前后元素化合价不变,不是氧化还原反应;D项,Cu与稀HNO3反应生成Cu(NO3)2、NO气体和H2O,气体由无色变为红棕色时的反应为2NOO2=2NO2,反应前后元素化合价有升降,为氧化还原反应。8(20
9、17全国卷)由下列实验及现象不能推出相应结论的是()实验现象结论A向2 mL 0.1 molL1的FeCl3溶液中加足量铁粉,振荡,加1滴KSCN溶液黄色逐渐消失,加KSCN溶液颜色不变还原性:FeFe2B将金属钠在燃烧匙中点燃,迅速伸入集满CO2的集气瓶集气瓶中产生大量白烟,瓶内有黑色颗粒产生CO2具有氧化性C加热盛有少量NH4HCO3固体的试管,并在试管口放置湿润的红色石蕊试纸石蕊试纸变蓝NH4HCO3显碱性D向2支盛有2 mL相同浓度银氨溶液的试管中分别加入2滴相同浓度的NaCl和NaI溶液一支试管中产生黄色沉淀,另一支中无明显现象Ksp(AgI)Ksp(AgCl)答案C解析A项,加入过
10、量的铁粉,黄色消失,加入KSCN溶液,溶液不变色,说明Fe3完全被消耗,即Fe2Fe3=3Fe2,根据氧化还原反应的规律,还原剂的还原性大于还原产物的还原性,Fe化合价升高,Fe作还原剂,Fe2既是还原产物又是氧化产物,因此还原性FeFe2,故A正确;B项,瓶内有黑色颗粒产生,说明生成C,发生反应是4NaCO22Na2OC,CO2中C元素化合价降低,因此CO2作氧化剂被还原,故B正确;C项,碳酸氢铵受热分解,NH4HCO3NH3CO2H2O,氨气使湿润的红色石蕊试纸变蓝,而不是NH4HCO3的缘故,故C错误;D项,产生黄色沉淀,说明生成AgI,AgI和AgCl形式相同,溶度积小的先沉淀,即Ks
11、p(AgCl)Ksp(AgI),故D正确。9(2017天津高考)下列有关水处理方法不正确的是()A用石灰、碳酸钠等碱性物质处理废水中的酸B用可溶性的铝盐和铁盐处理水中的悬浮物C用氯气处理水中的Cu2、Hg2等重金属离子D用烧碱处理含高浓度NH的废水并回收利用氨答案C解析石灰和Na2CO3均可以与酸反应,可以用来处理废水中的酸,故A正确;铝盐和铁盐溶液中的Al3、Fe3均可水解,分别生成Al(OH)3胶体、Fe(OH)3胶体,吸附水中的悬浮物,故B正确;烧碱(NaOH)可与高浓度的NH溶液反应产生NH3,可回收利用NH3,故D正确。因CuCl2、HgCl2可溶,氯气不能使Cu2、Hg2从溶液中析
12、出除去,故C错误。10(2017江苏重组)下列说法正确的是()A明矾的化学式:Al2(SO4)3BNa2O2吸收CO2产生O2,可用作呼吸面具供氧剂C能实现FeFeCl2Fe(OH)2的转化D无色透明的溶液中Fe3、Mg2、SCN、Cl可大量共存答案B解析明矾的化学式为KAl(SO4)212H2O,故A错误;FeFeCl3,故C错误;Fe3和SCN不能共存,且Fe3显棕黄色,故D错误。11(2019全国卷)硫酸铁铵NH4Fe(SO4)2xH2O是一种重要铁盐。为充分利用资源,变废为宝,在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵,具体流程如下:回答下列问题:(1)步骤的目的是去除废铁屑表面的油污,方
13、法是_。(2)步骤需要加热的目的是_,温度保持8095 ,采用的合适加热方式是_。铁屑中含有少量硫化物,反应产生的气体需要净化处理,合适的装置为_(填标号)。(3)步骤中选用足量的H2O2,理由是_,分批加入H2O2,同时为了_,溶液要保持pH小于0.5。(4)步骤的具体实验操作有_,经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。(5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数,将样品加热到150 时失掉1.5个结晶水,失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为_。答案(1)碱煮水洗(2)加快反应热水浴C(3)将Fe2全部氧化为Fe3;不引入杂质防止Fe3水解(4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)(5)NH4Fe
14、(SO4)212H2O解析(1)铁屑表面的油污可以用热的氢氧化钠溶液洗涤,然后用蒸馏水洗净。(2)铁与硫酸反应,加热的目的是加快反应速率,由于温度要控制在8095 ,应选择水浴加热。铁中含有少量的硫化物,与酸反应后生成酸性气体H2S,应该用碱溶液吸收H2S气体,为了防止倒吸,应选用C装置。(3)铁与硫酸反应后生成硫酸亚铁,加入足量的过氧化氢溶液将亚铁离子氧化为铁离子,离子方程式为2Fe2H2O22H=2Fe32H2O。Fe3在水中易水解生成氢氧化铁沉淀,为了抑制Fe3水解,溶液要保持较强的酸性,使用H2O2的优点是不引入新的杂质。(4)硫酸铁溶液与固体硫酸铵反应生成硫酸铁铵,为了从溶液中得到硫
15、酸铁铵应将溶液经加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到硫酸铁铵晶体。(5)由于样品失去1.5个结晶水,失重5.6%,即MNH4Fe(SO4)2xH2O5.6%1.518 gmol1,可以求得MNH4Fe(SO4)2xH2O482 gmol1,利用硫酸铁铵晶体的摩尔质量减去NH4Fe(SO4)2的摩尔质量可以求出晶体中水的摩尔质量之和,为216 gmol1,由此可以求出x12。12(2019江苏高考)聚合硫酸铁Fe2(OH)62n(SO4)nm广泛用于水的净化。以FeSO47H2O为原料,经溶解、氧化、水解聚合等步骤,可制备聚合硫酸铁。(1)将一定量的FeSO47H2O溶于稀硫酸,在约70 下
16、边搅拌边缓慢加入一定量的H2O2溶液,继续反应一段时间,得到红棕色黏稠液体。H2O2氧化Fe2的离子方程式为_;水解聚合反应会导致溶液的pH_。(2)测定聚合硫酸铁样品中铁的质量分数:准确称取液态样品3.000 g,置于250 mL锥形瓶中,加入适量稀盐酸,加热,滴加稍过量的SnCl2溶液(Sn2将Fe3还原为Fe2),充分反应后,除去过量的Sn2。用5.000102 molL1 K2Cr2O7溶液滴定至终点(滴定过程中Cr2O与Fe2反应生成Cr3和Fe3),消耗K2Cr2O7溶液22.00 mL。上述实验中若不除去过量的Sn2,样品中铁的质量分数的测定结果将_(填“偏大”“偏小”或“无影响
17、”)。计算该样品中铁的质量分数(写出计算过程)。答案(1)2Fe2H2O22H=2Fe32H2O减小(2)偏大n(Cr2O)5.000102 molL122.00 mL103 LmL11.100103 mol由滴定时Cr2OCr3和Fe2Fe3,根据得失电子守恒可得微粒的关系式:Cr2O6Fe2(或Cr2O14H6Fe2=6Fe32Cr37H2O)则n(Fe2)6n(Cr2O)61.100103 mol6.600103 mol样品中铁元素的质量:m(Fe)6.600103 mol56 gmol10.3696 g样品中铁元素的质量分数:w(Fe)100%12.32%解析(1)将一定量的FeSO4
18、7H2O溶于稀硫酸中,缓慢加入H2O2溶液,发生氧化还原反应,反应的离子方程式为2Fe2H2O22H=2Fe32H2O;Fe2(SO4)3水解聚合使得溶液酸性增强,即会导致溶液的pH减小。(2)实验中滴加过量的SnCl2溶液(Sn2将Fe3还原为Fe2),若不除去过量的Sn2,滴定过程中Cr2O与Sn2反应,消耗K2Cr2O7偏多,使结果偏大。13(2018全国卷)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家,一种以闪锌矿(ZnS,含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示:相关金属离子c0(Mn)0.1 molL1形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:金属离子Fe3Fe
19、2Zn2Cd2开始沉淀的pH1.56.36.27.4沉淀完全的pH2.88.38.29.4回答下列问题:(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为_。(2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有_;氧化除杂工序中ZnO的作用是_,若不通入氧气,其后果是_。(3)溶液中的Cd2可用锌粉除去,还原除杂工序中反应的离子方程式为_。(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时,阴极的电极反应式为_;沉积锌后的电解液可返回_工序继续使用。答案(1)2ZnS3O22ZnO2SO2(2)PbSO4调节溶液的pH无法除去杂质Fe2(3)ZnCd2=Zn2Cd(4)Zn22e=Zn溶浸解析(1)由于闪锌矿的主要成分是ZnS,因此焙烧
20、过程中主要反应的化学方程式为2ZnS3O22ZnO2SO2。(2)由于硫酸铅不溶于水,因此滤渣1的主要成分除SiO2外还有PbSO4;要沉淀铁离子,需要调节溶液的pH,又因为不能引入新杂质,所以需要利用氧化锌调节pH,即氧化除杂工序中ZnO的作用是调节溶液的pH。根据表中数据可知沉淀亚铁离子的pH较大,所以若不通入氧气,其后果是无法除去杂质Fe2。(3)溶液中的Cd2可用锌粉除去,反应的离子方程式为ZnCd2=Zn2Cd。(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时,阴极发生得到电子的还原反应,因此阴极是锌离子放电,则阴极的电极反应式为Zn22e=Zn;阳极是氢氧根离子放电,破坏了水的电离平衡,产生氢离子
21、,所以电解后还有硫酸产生,因此沉积锌后的电解液可返回溶浸工序继续使用。14(2018江苏高考)以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2,少量FeS2和金属硫酸盐)为原料,生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下:(1)焙烧过程均会产生SO2,用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为_。(2)添加1% CaO和不添加CaO的矿粉焙烧,其硫去除率随温度变化曲线如图所示。已知:多数金属硫酸盐的分解温度都高于600 硫去除率100%不添加CaO的矿粉在低于500 焙烧时,去除的硫元素主要来源于_。700 焙烧时,添加1% CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低,其主要
22、原因是_。(3)向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2,铝元素存在的形式由_(填化学式)转化为_(填化学式)。(4)“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2,理论上完全反应消耗的n(FeS2)n(Fe2O3)_。答案(1)SO2OH=HSO(2)FeS2硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中(3)NaAlO2Al(OH)3(4)116解析(2)根据题给已知,多数金属硫酸盐的分解温度高于600 ,不添加CaO的矿粉低于500 焙烧时,去除的硫元素主要来源于FeS2。添加CaO,CaO起固硫作用,添加CaO发生的反应为2CaO2SO2O2=
23、2CaSO4,根据硫去除率的含义,700 焙烧时,添加1% CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低的原因是:硫元素转化为CaSO4留在矿粉中。(3)“碱浸”时Al2O3、SiO2转化为溶于水的NaAlO2、Na2SiO3,向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2,CO2与NaAlO2反应生成NaHCO3和Al(OH)3。(4)Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2,反应的化学方程式为FeS216Fe2O311Fe3O42SO2,理论上完全反应消耗的n(FeS2)n(Fe2O3)116。15(2016全国卷)某班同学用如下实验探究Fe2、Fe3的性质。回答下列问
24、题:(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成0.1 molL1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是_。(2)甲组同学取2 mL FeCl2溶液,加入几滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液变红,说明Cl2可将Fe2氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为_。(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨,该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油,再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液,溶液变红,煤油的作用是_。(4)丙组同学取10 mL 0.1 molL1 KI溶液,加入6 mL 0.1 molL1FeCl3溶液混合。分别取2 mL此溶液于3支试管中进行如
25、下实验:第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置,CCl4层显紫色;第二支试管中加入1滴K3Fe(CN)6溶液,生成蓝色沉淀;第三支试管中加入1滴KSCN溶液,溶液变红。实验检验的离子是_(填离子符号);实验和说明:在I过量的情况下,溶液中仍含有_(填离子符号),由此可以证明该氧化还原反应为_。(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式为_;一段时间后,溶液中有气泡出现,并放热,随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是_;生成沉淀的原因是_(用平衡移动原理解释)。答案(1)防止Fe2被氧化(2)2Fe2Cl2=2Fe32Cl
26、(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)(4)Fe2Fe3可逆反应(5)2Fe2H2O22H=2Fe32H2OFe3催化H2O2分解产生O2H2O2分解反应放热,促进Fe3的水解平衡正向移动解析(1)Fe2易被空气中的O2氧化为Fe3,加入少量铁屑,可防止Fe2被氧化。(2)Cl2可将Fe2氧化,反应的离子方程式为2Fe2Cl2=2Fe32Cl。(3)Fe2易被空气中的O2氧化,加入煤油,覆盖在溶液上面,阻止空气进入溶液干扰实验。(4)实验加入K3Fe(CN)6溶液,生成蓝色沉淀,说明含有Fe2;实验和说明在I过量的情况下,溶液中仍含有Fe3,证明该反应为可逆反应。(5)H2O2溶液中加入酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,说明Fe2被H2O2氧化成Fe3,同时生成的Fe3对H2O2的分解有催化作用,H2O2的分解反应放热,又对Fe3的水解起促进作用。