?解密06 金屬及其化合物
一、選擇題
1．(2021·江蘇期末)2020年11月10日8時12分，中國“奮斗者”號載人潛水器在馬里亞納海溝成功坐底?！皧^斗者”號研制及海試的成功，標志著我國具有了進入世界海洋最深處開展科學探索的能力，體現(xiàn)了我國在海洋高技術(shù)領(lǐng)域的綜合實力。其中，“奮斗者”號使用了鈦合金材料。有關(guān)合金的說法中正確的是( )
A．鈦合金是一種新型金屬單質(zhì)
B．在合金中加入稀土金屬，對改善合金的性能無太大影響
C．鈦合金熔點比成分金屬低，但硬度大
D．鈦合金的化學性質(zhì)與鈦單質(zhì)相同
【答案】C
【解析】A項，合金是指在一種金屬中加熱熔合其它金屬或非金屬而形成的具有金屬特性的物質(zhì)，鈦合金含有多種物質(zhì)，屬于混合物，不是新型金屬單質(zhì)，故A不符合題意；B項，在合金中加入稀土金屬或稀土金屬的化合物，能大大改善合金的性能，使合金具有更優(yōu)良的性能，故B不符合題意；C項，根據(jù)合金的性質(zhì)可知，合金的熔點比成分金屬低，硬度大，故鈦合金熔點比成分金屬低，但硬度大，故C符合題意；D項，合金的化學性質(zhì)與其各成分金屬的化學性質(zhì)是相同的，鈦合金除具備鈦單質(zhì)性質(zhì)外，還具備其他組成成分的性質(zhì)，故D不符合題意；故選C。
2．(2021·遼寧省葫蘆島協(xié)作校高三第二次聯(lián)考)我國古代的青銅器工藝精湛，有很高的藝術(shù)價值和歷史價值。下列說法不正確的是( )
A．我國使用青銅器的時間比使用鐵器、鋁器的時間均要早
B．將青銅器放在銀質(zhì)托盤上，青銅器容易生成銅綠
C．《本草綱日》中載有一藥物，名“銅青”，銅青是銅器上的綠色物質(zhì)，則銅青就是青銅
D．用蜂蠟做出銅器的蠟?zāi)?，是古代青銅器的鑄造方法之一，蜂蠟的主要成分是有機物
【答案】C
【解析】A項，我國使用青銅器的時間比使用鐵器、鋁器的時間均要早，A正確；B項，將青銅器放在銀質(zhì)托盤上，會形成原電池，Cu比銀活潑做負極，加快腐蝕，所以青銅器容易生成銅綠，B正確；C項，《本草綱日》中載有一藥物，名“銅青”，銅青是銅器上的綠色物質(zhì)，為銅銹蝕生成的堿式碳酸銅，C錯誤；D項，用蜂蠟做出銅器的蠟?zāi)?，是古代青銅器的鑄造方法之一，蜂蠟的主要成分是酸類、游離脂肪酸，為有機物，D正確；故選C。
3．(2021·吉林省四平市雙遼二中高三期末考試)明末科學家宋應(yīng)星出版的《天工開物》中記載了有關(guān)“五金”的內(nèi)容：“??????黃金美者，其值去黑鐵(生鐵)一萬六千倍，然使釜、鬵(xín，一種炊具)、斤(這里指菜刀、鐮刀、鋤頭等)、斧不呈效于日用之間?????? ??????貿(mào)遷有無，??????”，下列解釋正確的是( )
A．明代使用的釜、鬵一類的炊具都屬于青銅合金
B．添加了鉻、鎳的不銹鋼菜刀和農(nóng)具使用后即使不保養(yǎng)，也不會生銹
C．金屬的另一個用途就是鑄成錢幣作為貿(mào)易交往中的流通手段
D．黑鐵在空氣中發(fā)生的腐蝕主要是化學腐蝕
【答案】C
【解析】A項，明代使用的釜、鬵一類的炊具都屬于鐵合金，故A錯誤；B項，不銹鋼制作就是在普通鋼中添加鉻、鎳等元素改變了鋼鐵內(nèi)部結(jié)構(gòu)，不銹鋼不容易生銹；家里用的農(nóng)具是鐵合金，如果沒及時冼干凈后晾干，鐵能與氧氣、水分同時接觸，容易發(fā)生電化學腐蝕，容易生銹，故B錯誤；C項，金屬可以用來鑄成錢幣作為貿(mào)易交往中的流通手段，故C正確；D項，生鐵的腐蝕主要是析氫腐蝕和吸氧腐蝕，屬于電化學腐蝕，故D錯誤；故選C。
4．下列關(guān)于元素及其化合物的說法不正確的是(　　)
A．Fe在一定條件下可與濃鹽酸、稀硫酸、濃硝酸等劇烈反應(yīng)
B．Al、Cl2均能和NaOH溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，且兩單質(zhì)的作用不相同
C．在稀硫酸中加入銅粉，銅粉不溶解，若再繼續(xù)加入KNO3固體，銅粉會溶解
D．金屬單質(zhì)Na、Mg、Fe在一定條件下與水反應(yīng)都生成H2和相應(yīng)的堿
【答案】D
【解析】Fe在常溫下可被濃硝酸鈍化，但加熱時能反應(yīng)，A項正確；Al、Cl2均能和NaOH溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，但Al只做還原劑，而Cl2與NaOH溶液反應(yīng)時既做還原劑又做氧化劑，B項正確；酸性條件下N有強氧化性，能氧化Cu，C項正確；Fe在一定條件下與水反應(yīng)生成H2和Fe3O4，D項錯誤。
5．下列關(guān)于金屬冶煉的說法正確的是(　　)
A．由于Al的活潑性強，故工業(yè)上采用電解熔融AlCl3的方法生產(chǎn)Al
B．可以用鈉加入氯化鎂飽和溶液中制取鎂
C．煉鐵高爐中所發(fā)生的反應(yīng)都是放熱的，故無需加熱
D．金屬冶煉的本質(zhì)是將化合態(tài)金屬還原為游離態(tài)，冶煉方法由金屬的活潑性決定
【答案】D
【解析】A項，由于Al的活潑性強，工業(yè)上采用電解Al2O3與冰晶石熔融混合物的方法生產(chǎn)鋁，AlCl3是共價化合物，熔融狀態(tài)下不導電，所以不用電解AlCl3的方法生產(chǎn)鋁，故A錯誤；B項，鈉是很活潑金屬，將Na加入氯化鎂溶液中，Na先和水反應(yīng)生成NaOH，NaOH再和氯化鎂發(fā)生復分解反應(yīng)，所以得不到Mg單質(zhì)，可以采用電解熔融氯化鎂的方法冶煉Mg，故B錯誤；C項，煉鐵高爐中所發(fā)生的反應(yīng)有的是放熱有的是吸熱，有些放熱反應(yīng)在加熱條件下發(fā)生，故C錯誤；D項，金屬冶煉的本質(zhì)是將化合態(tài)金屬還原為游離態(tài)，活潑金屬采用電解法冶煉，不活潑的金屬采用直接加熱法冶煉，大部分金屬的冶煉都是在高溫下采用氧化還原反應(yīng)法，故D正確。
6．下列選項所表示的物質(zhì)間轉(zhuǎn)化關(guān)系均能一步轉(zhuǎn)化的是(　　)
A．Na → Na2O2 → Na2CO3 → NaOH
B．NaCl → NaHCO3 → Na2CO3 → Na2O2
C．Al → Al2O3 → Al(OH)3 → NaAlO2
D．Fe(s) Fe2O3(s) FeCl3(aq)
【答案】A
【解析】A項，鈉在氧氣中燃燒生成過氧化鈉，過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉，碳酸鈉與氫氧化鈣溶液反應(yīng)生成氫氧化鈉，所以Na → Na2O2 → Na2CO3 → NaOH符合一步實現(xiàn)，A正確；B項，飽和氯化鈉溶液中通入氨氣和二氧化碳生成碳酸氫鈉，碳酸氫鈉固體受熱分解生成碳酸鈉，但碳酸鈉無法一步轉(zhuǎn)化生成過氧化鈉，B錯誤；C項，Al2O3不溶于水，也不能與水反應(yīng)，Al2O3 → Al(OH)3不能一步實現(xiàn)，可以用Al2O3先與酸反應(yīng)生成Al3+，然后與堿反應(yīng)生成Al(OH)3，C錯誤；D項，F(xiàn)e與水蒸氣高溫反應(yīng)生成四氧化三鐵，不生成氧化鐵，D錯誤。
7．(2021·河北衡水中學高三七調(diào))硫酸亞鐵是一種重要的化工原料，可以制備多種物質(zhì)。有關(guān)下列制備方法錯誤的是( )
A．制備堿式硫酸鐵利用了過氧化氫氧化性
B．為防止NH4HCO3分解，生產(chǎn)FeCO3需在較低溫度下進行
C．可用KSCN溶液檢驗(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化
D． 制備(NH4)2Fe(SO4)2利用了它的溶解度比FeSO4的溶解度大這一性質(zhì)
【答案】D
【解析】A項，在FeSO4溶液中Fe是+2價，在堿式硫酸鐵中Fe是+3價，向FeSO4溶液中加入過氧化氫制備堿式硫酸鐵就是利用了過氧化氫的氧化性，A正確；B項，NH4HCO3不穩(wěn)定，受熱容易分解，所以為防止NH4HCO3分解，在生產(chǎn)FeCO3需在較低溫度下進行，B正確；C項，若(NH4)2Fe(SO4)2被氧化，則Fe的化合價由+2價變?yōu)?3價，檢驗Fe3+的方法是利用SCN-與Fe3+結(jié)合產(chǎn)生血紅色的絡(luò)合物的現(xiàn)象，C正確；D項，向FeSO4溶液中加入(NH4)2SO4晶體，冷卻、結(jié)晶就可以產(chǎn)生(NH4)2Fe(SO4)2，是因為(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的溶解度小這一性質(zhì)，D錯誤。
8．(2021·安徽省皖江聯(lián)盟高三聯(lián)考).侯德榜是近代化學工業(yè)的奠基人之一，是世界制堿業(yè)的權(quán)威。某同學在實驗室模擬侯氏制堿法生產(chǎn)的純堿中含有少量NaCl，下列說法正確的是( )
A．相同溫度下，碳酸鈣在純堿溶液中的溶度積小于在水中的溶度積
B．用標準鹽酸滴定一定質(zhì)量的樣品，可以測量出純堿的純度
C．用托盤天平稱取10.60g樣品配制溶液進行實驗
D．只用硝酸銀溶液，即可鑒別樣品溶液中是否含有氯離子
【答案】B
【解析】A項，溶度積只與溫度有關(guān)，相同溫度下，碳酸鈣在純堿溶液中的溶度積等于在水中的溶度積，故A錯誤；B項，樣品中只有碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)，根據(jù)消耗鹽酸的物質(zhì)的量可計算碳酸鈉的物質(zhì)的量，所以用標準鹽酸滴定一定質(zhì)量的樣品，可以測量出純堿的純度，故B正確；C項，托盤天平的精度是0.1g，用托盤天平無法稱取10.60g樣品，故C錯誤；D項，碳酸鈉、氯化鈉都能與硝酸銀反應(yīng)生成沉淀，只用硝酸銀溶液不能鑒別樣品溶液中是否含有氯離子，故D錯誤。
9．(2021·湖南懷化市期末)下列實驗方案不能準確測出Na2CO3、NaHCO3混合物中Na2CO3質(zhì)量分數(shù)的是(不考慮實驗誤差)( )
A．取mg混合物充分加熱，質(zhì)量減少ng
B．取mg混合物與足量稀鹽酸完全反應(yīng)，將反應(yīng)后溶液加熱、蒸發(fā)、干燥，得到ng固體
C．取mg混合物與足量Ca(OH)2溶液完全反應(yīng)將反應(yīng)后渾濁液過濾、洗滌、干燥，得到ng固體
D．取mg混合物與足量稀硫酸完全反應(yīng)，逸出氣體直接用堿石灰吸收，質(zhì)量增加ng
【答案】D
【解析】A項，取mg混合物充分加熱，碳酸氫鈉分解為碳酸鈉、水、二氧化碳，質(zhì)量減少ng，說明生成二氧化碳和水的質(zhì)量是ng，根據(jù)二氧化碳和水的質(zhì)量可計算混合物中碳酸氫鈉的質(zhì)量，故不選A；B項，取mg混合物與足量稀鹽酸完全反應(yīng)，將反應(yīng)后溶液加熱、蒸發(fā)、干燥，得到ng固體，固體是氯化鈉，設(shè)Na2CO3、NaHCO3的質(zhì)量分別是xg、yg，則 ，解方程組，可計算混合物中碳酸氫鈉的質(zhì)量，故不選B；C項，取mg混合物與足量Ca(OH)2溶液完全反應(yīng)將反應(yīng)后渾濁液過濾、洗滌、干燥，得到ng固體，固體為碳酸鈣，設(shè)Na2CO3、NaHCO3的質(zhì)量分別是xg、yg，則 ，解方程組，可計算混合物中碳酸氫鈉的質(zhì)量，故不選C；D項，取mg混合物與足量稀硫酸完全反應(yīng)，逸出氣體直接用堿石灰吸收，質(zhì)量增加ng，吸收的氣體含有水蒸氣，二氧化碳的質(zhì)量不是ng，所以不能準確測出Na2CO3、NaHCO3混合物中Na2CO3質(zhì)量分數(shù)，故選D；故選D。
10．(2021·湖南懷化市期末)下列實驗操作和現(xiàn)象、結(jié)論或目的均正確的是( )
選項
操作和現(xiàn)象
結(jié)論或目的
A
將飽和的FeCl3溶液滴加到濃NaOH溶液中
制備Fe(OH)3膠體
B
向鈉與水反應(yīng)形成的溶液中滴加幾滴酚酞，溶液變紅
鈉與水反應(yīng)生成了堿
C
向CuSO4溶液中加入一小塊鈉，生成氣體和沉淀
沉淀為Cu
D
向某溶液中通入H2O2，再加入KSCN溶液，溶液變紅色
原溶液中一定含有Fe3+
【答案】B
【解析】A項，將飽和的FeCl3溶液滴加到濃NaOH溶液中生成氫氧化鐵沉淀，故A錯誤；B項，鈉與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣，滴加幾滴酚酞，溶液變紅，故B正確；
C項，向CuSO4溶液中加入一小塊鈉，鈉先和水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣，氫氧化鈉再和硫酸銅反應(yīng)生成氫氧化銅沉淀和硫酸鈉，故C錯誤；D項，H2O2能把Fe2+氧化為Fe3+，向某溶液中通入H2O2，再加入KSCN溶液，溶液變紅色，原溶液中含有Fe2+或Fe3+，故D錯誤；故選B。
11．混合物M中可能含有A12O3、Fe2O3、Al、Cu，為確定其組成，某同學設(shè)計如圖所示分析方案。下列分析正確的是( )

A．已知m1>m2，則混合物M中一定含有A12O3
B．生成藍綠色溶液的離子方程式為Cu+Fe3+=Cu2+ +Fe2+
C．固體P既可能是純凈物，又可能是混合物
D．要確定混合物M中是否含有A1，可取M加入過量NaOH溶液
【答案】D
【解析】A項，若m1>m2，則混合物M中可能含有Al2O3或Al或者是兩者均有，不一定含有Al2O3，A錯誤；B項，離子方程式電荷不守恒，故B錯誤；C項，由于加了過量的鹽酸，因此固體P只能是銅，不可能是混合物，故C錯誤；D項，要確定混合物M中是否含有Al，可取M加入過量NaOH溶液，若產(chǎn)生氣體，則一定含鋁，否則不含鋁，故D正確。故選D。
12．某興趣小組將過量Cu與FeCl3溶液充分及應(yīng)，靜置后取上層清液于試管中，將KSCN溶液滴加到清液中，觀察到瞬間產(chǎn)生白色沉淀，局部出現(xiàn)紅色；振蕩試管，紅色又迅速褪去。已知：
①CuCl2+Cu=2CuCl↓(白色)——該反應(yīng)速率很慢
②2CuCl2+4KSCN=2CuSCN↓(白色)+(SCN)2+4KCl——該反應(yīng)速率很快
③(SCN)2是擬鹵素，化學性質(zhì)和氯氣相似
下列說法正確的是( )
A．用KSCN溶液檢驗Fe3+時，Cu2+的存在不會對檢驗產(chǎn)生干擾
B．局部出現(xiàn)紅色主要是因為溶液中的Fe2+被空氣中的O2氧化成Fe3+，F(xiàn)e3+與KSCN反應(yīng)生成Fe(SCN)3
C．白色沉淀是CuCl，是溶液中CuCl2與Cu反應(yīng)生成的
D．紅色迅速褪去的原因是振蕩試管時Cu2+與SCN-發(fā)生反應(yīng)，從而使Fe3++3SCN-?Fe(SCN)3平衡逆移
【答案】D
【解析】A項，用?KSCN?溶液檢驗?Fe3+時，根據(jù)2CuCl2+4KSCN═2CuSCN↓(白色)+(SCN)2+4KCl，Cu2+存在干擾，故A錯誤；B項，紅色物質(zhì)是?Fe(SCN)3，(SCN)2為擬鹵素，化學性質(zhì)和氯氣相似，說明也具有氧化性，溶液中的?Fe2+也可能是被(SCN)2氧化成?Fe3+，故B錯誤；C項，Cu(過量)與?FeCl3?溶液反應(yīng)，得到的是氯化銅和氯化亞鐵，在Cu過量時，繼續(xù)反應(yīng)CuCl2+Cu═2CuCl↓(白色)，溶液中一定存在亞鐵離子，可能會存在銅離子存在，一定會出現(xiàn)2CuCl↓(白色)，但是將?KSCN?溶液滴加到混合液中，也可能存在反應(yīng)2CuCl2+4KSCN═2CuSCN↓(白色)+(SCN)2+4KCl，所以1觀察到瞬間產(chǎn)生白色沉淀可能是溶液中的?CuCl2與?Cu?反應(yīng)生成，也可能是CuCl2、KSCN之間反應(yīng)生成，故C錯誤；D項，Cu只要和Fe3+反應(yīng)生成Cu2+和Fe2+，Cu2+就會與SCN?反應(yīng)，故紅色褪去也有可能是溶液中的SCN?被消耗，從而使Fe3++3SCN-?Fe(SCN)3平衡逆移，故D正確；故選D。
13．向100mL Fe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中逐漸加入鐵粉，充分反應(yīng)后溶液中固體剩余物的質(zhì)量與加入鐵粉的質(zhì)量如圖所示。忽略溶液體積的變化，下列說法正確的是(????? )

A．a(chǎn)點時溶液中陽離子僅為Cu2+和Fe2+
B．b點時溶液中發(fā)生的反應(yīng)為：Fe＋Cu2+=Cu＋Fe2+
C．c點時加入的鐵粉與Cu2+反應(yīng)
D．原溶液中Fe2(SO4)3和CuSO4的物質(zhì)的量濃度之比為1∶1
【答案】B
【解析】A項，a點表示的是加入鐵粉后，溶液中固體的質(zhì)量仍為0，此時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：Fe+2Fe3+=3Fe2+ ， 由于反應(yīng)仍未結(jié)束，故a點溶液中存在的陽離子有Fe3+、Cu2+、Fe2+， 選項錯誤，A不符合題意；B項，b點表示加入鐵粉后，溶液中固體的質(zhì)量增加，此時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+，選項正確，B符合題意；C項，當加入鐵粉的質(zhì)量大于1.68g后，圖中曲線出現(xiàn)了拐點，由點(2.24，1.84)可知，鐵粉增加的質(zhì)量與固體剩余物增加的質(zhì)量相等，故c點沒有發(fā)生反應(yīng)，選項錯誤，C不符合題意；D項，當加入鐵粉質(zhì)量為0.56g時，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：Fe+2Fe3+=3Fe2+，故溶液中， 故溶液中n[Fe2(SO4)3]=0.01mol；當加入鐵粉的質(zhì)量為0.56~1.68g(即1.12g)時，能夠反應(yīng)的離子方程式為：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+ ， 則溶液中，故溶液中n(CuSO4)=0.02mol；因此溶液中Fe2(SO4)3與CuSO4的物質(zhì)的量之比為1：2，選項錯誤，D不符合題意；故選B。
14．(2021·陜西漢中市高三月考)工業(yè)以軟錳礦(主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3等少量雜質(zhì))為主要原料制備高性能的磁性材料碳酸錳(MnCO3)，其工業(yè)流程如圖。下列說法錯誤的是( )

A．浸錳過程中Fe2O3與SO2反應(yīng)的離子方程式為： Fe2O3＋SO2＋2H＋=2Fe2＋＋SO＋H2O
B．過濾I所得濾液中主要存在的金屬陽離子為Mn2＋、Fe3＋和Fe2＋
C．濾渣II的主要成分含有Fe(OH)3
D．過濾II所得的濾液中加入NH4HCO3溶液發(fā)生反應(yīng)的主要離子方程式為： Mn2＋＋2HCO=MnCO3↓＋CO2↑＋H2O
【答案】B
【解析】浸錳過程通入過量的SO2，將Mn4+和Fe3+還原成Mn2+和Fe2+，過濾Ⅰ所得濾渣為SiO2，加入MnO2氧化，此時溶液中可以被氧化的物質(zhì)有Fe2+和未反應(yīng)的SO2，調(diào)pH是為了將上一步氧化生成的Fe3+沉淀下來與Mn2+分離，加入NH4HCO3溶液將Mn2+沉淀下來，再經(jīng)過一系列步驟可得到純的MnCO3。A項，根據(jù)上述分析可知，浸錳過程通入過量的SO2，將Mn4+和Fe3+還原成Mn2+和Fe2+，反應(yīng)的離子方程式為：Fe2O3＋SO2＋2H＋=2Fe2＋＋SO42＋H2O，A正確；B項，過量的SO2，將Mn4+和Fe3+還原成Mn2+和Fe2+，因此過濾I所得濾液中主要存在的金屬陽離子為Mn2＋和Fe2＋，不會含有Fe3+，B錯誤；C項，調(diào)pH=3.7，將Fe3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，過濾，濾渣Ⅱ的主要成分含有Fe(OH)3，C正確；D項，濾液為硫酸錳溶液，向濾液種加入適量NH4HCO3溶液，生成MnCO3沉淀，同時二氧化碳生成，發(fā)生的反應(yīng)為：Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O，D正確；故選B。
15．(2021·四川成都市期末)高鐵酸鈉(Na2FeO4)具有很強的氧化性，能有效地殺滅水中的細菌和病毒，同時被還原成Fe(OH)3能高效地除去水中的懸浮物，是一種新型高效水處理劑。其制備方法如下：2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH=2Na2FeO4+3NaCl+5H2O。下列說法錯誤的是( )
A．Na2FeO4中元素顯+6價
B．堿性條件下氧化性強于Na2FeO4
C．每生成1mol Na2FeO4轉(zhuǎn)移6mol電子
D．在水處理中，Na2FeO4兼具消毒和凈水兩種功能
【答案】C
【解析】對于反應(yīng)2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH=2Na2FeO4+3NaCl+5H2O中，氫氧化鐵是還原劑，次氯酸鈉是氧化劑，Na2FeO4中Fe元素顯+6價， A項，Na2FeO4中Fe元素顯+6價，A正確；B項，堿性條件下，NaClO是氧化劑，Na2FeO4是氧化產(chǎn)物，氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物的氧化性，B正確；C項，F(xiàn)e(OH)3中的鐵元素的化合價是+3價，產(chǎn)物Na2FeO4中的鐵元素的化合價為+6價，每生成1mol Na2FeO4轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3mol，C錯誤；D項，Na2FeO4具有很強的氧化性，能有效地殺滅水中的細菌和病毒，同時被還原成Fe(OH)3能高效地除去水中的懸浮物，是一種新型高效水處理劑，所以Na2FeO4兼具消毒和凈水兩種功能，D正確；故選C。
16．(2021·廣東珠海市期末)用鐵泥(主要成分為Fe2O3、FeO和Fe)制備納米(平均直徑25nm)的流程示意圖如下：

下列敘述錯誤的是( )
A．步驟①中，生成車間要禁止煙火
B．步驟②中，主要反應(yīng)的離子方程式是2Fe3++Fe=3Fe2+
C．步驟④中H2O2應(yīng)該過量
D．步驟⑤中，為驗證得到因體是納米態(tài)Fe3O4粒子，可將其形成分散系，做丁達爾效應(yīng)實驗
【答案】C
【解析】鐵泥(主要成分為Fe2O3、FeO和Fe)與稀鹽酸反應(yīng)得到的濾液A的溶質(zhì)為氯化鐵、氯化亞鐵、過量的鹽酸，加入鐵粉還原鐵離子：2Fe3++Fe=3Fe2+，過濾，分離出過量的鐵，濾液B的溶質(zhì)為氯化亞鐵，加入氫氧化鈉溶液，生成Fe(OH)2渾濁液，向渾濁液中加入雙氧水氧化生成 Fe(OH)3，在與氯化亞鐵加熱攪拌發(fā)生反應(yīng)生成Fe3O4，過濾、洗滌、干燥得產(chǎn)品Fe3O4。A項，步驟①中鐵與鹽酸會反應(yīng)放出氫氣，因此生成車間要禁止煙火，故A正確；B項，濾液A中溶質(zhì)為氯化鐵、氯化亞鐵、過量的稀鹽酸，加入鐵粉還原鐵離子和除去過量的鹽酸：2Fe3++Fe=3Fe2+，故B正確；C項，步驟④中，過量的H2O2在步驟⑤中會繼續(xù)氧化+2價的鐵，因此步驟④中H2O2不能過量，故C錯誤；D項，納米態(tài)Fe3O4的平均直徑25nm，形成的分散系屬于膠體，可以通過做丁達爾效應(yīng)實驗驗證，故D正確；故選C。
17．(2021·湖南省臨澧縣第一中學高三質(zhì)檢)某廢催化劑含SiO2、ZnS、CuS及少量的Fe3O4。某實驗小組以該廢催化劑為原料，回收鋅和銅，設(shè)計實驗流程如下：

下列說法正確的是( )
A．檢驗濾液1中是否含有Fe2＋，可以選用K4Fe(CN)6溶液
B．步驟②操作中，應(yīng)先加6%H2O2，然后不斷攪拌下緩慢加入1.0 mol·L－1H2SO4
C．濾渣1成分是SiO2和CuS，濾渣2成分只有SiO2
D．步驟①操作中，生成的氣體需用NaOH溶液或CuSO4溶液吸收
【答案】D
【解析】廢催化劑加入稀硫酸，第一次浸出主要發(fā)生反應(yīng)ZnS+H2SO4=ZnSO4+H2S↑、Fe3O4+4H2SO4=FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O，過濾后濾液中ZnSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3，濃縮結(jié)晶得到粗ZnSO4·7H2O，濾渣1含有SiO2、CuS，向盛有濾渣1的反應(yīng)器中加H2SO4和H2O2溶液，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成硫酸銅、硫，濾渣2含有硫和二氧化硅，濾液含有硫酸銅，經(jīng)濃硫酸結(jié)晶可得到硫酸銅晶體。A項，若檢驗濾液中濾液1中是否含有Fe2＋，可以選用K3Fe(CN)6溶液，在K3Fe(CN)6溶液的作用下，F(xiàn)e2+可以反應(yīng)生成藍色沉淀，故A錯誤；B項，過氧化氫在酸性條件下可氧化CuS，應(yīng)先加入稀硫酸，再加入過氧化氫，故B錯誤；C項，根據(jù)分析，濾渣2含有硫和二氧化硅，故C錯誤；D項，根據(jù)分析，步驟①操作中生成的氣體為硫化氫，直接排放易污染空氣，需用NaOH溶液或CuSO4溶液吸收，故D正確；故選D。
18．(2021·河北唐山市山一中高三質(zhì)檢)銀銅合金廣泛應(yīng)用于航空工業(yè)。從銀銅合金的切割廢料中回收銀和制備CuAlO2的流程如下。

已知：Al(OH)3和Cu(OH)2開始分解的溫度分別為450℃和80℃。下列說法錯誤的是( )
A．電解精煉時，粗銀做陽極，純銀做陰極
B．為提高原料利用率，流程中應(yīng)加過量的稀NaOH
C．濾渣B煅燒時發(fā)生的反應(yīng)為4CuO+4Al(OH)34CuA1O2+O2↑+6H2O
D．若用1.0kg 銀銅合金(銅的質(zhì)量分數(shù)為64%)最多可生成10mol CuAlO2
【答案】D
【解析】由流程可知，銀銅合金在空氣中熔煉時，其中的銅被氧化生成氧化銅成為渣料，同時得到銀熔體，經(jīng)冷凝成型得到粗銀，粗銀經(jīng)電解精煉得到銀；渣料經(jīng)稀硫酸溶液、過濾，得到硫酸銅溶液，向該溶液中加入硫酸鋁和稀的氫氧化鈉溶液、煮沸、過濾，得到濾渣B，B中含有氫氧化鋁和氧化銅，其在惰性氣體中煅燒得到CuAlO2。A項，電解精煉時，粗銀做陽極，純銀做陰極，粗銀溶解，控制一定的條件使電解質(zhì)溶液中的銀離子在陰極上放電生成銀，A說法正確；B項，為提高原料利用率，流程中不能加過量的稀NaOH，因為氫氧化鋁會與過量的強堿反應(yīng)生成可溶性的鹽，B說法錯誤；C項，Al(OH)3和Cu(OH)2開始分解的溫度分別為450℃和80℃,因此，煮沸時Cu(OH)2分解為CuO，因此，濾渣B中含有氫氧化鋁和氧化銅，其在煅燒時發(fā)生的反應(yīng)為4CuO+4Al(OH)34CuA1O2+O2↑+6H2O，C說法正確；D項，1.0kg銀銅合金中銅的質(zhì)量為1000g′64%=640g，銅的物質(zhì)的量為，因此，根據(jù)銅元素守恒可知，若用1.0kg銀銅合金(銅的質(zhì)量分數(shù)為64%)最多可生成10mol CuA1O2，D正確。故選B。
19．(2021·沈陽市遼寧實驗中學期末)常溫下，c(H+)=0.1mol/L的某溶液中可能含有Na+、Fe3+、Fe2+、I-、Cl-、CO32-中的某幾種離子，現(xiàn)取100mL該溶液進行如圖所示實驗：

已知氧化性Fe3+>I2。根據(jù)實驗結(jié)果，判斷下列說法正確的是( )
A．Fe3+與Fe2+至少有一種
B．一定不存在CO32-，可能存在Na+和Cl-
C．一定存在Fe2+、I-、Cl-
D．該溶液中一定存在Fe2+、I-，可能含Cl-
【答案】C
【解析】c(H+)=0.1mol/L溶液中的H+可以與CO32-反應(yīng)，故溶液中不存在CO32-；向溶液中通入氯氣分液后得到紫色溶液，說明有I2生成，則原溶液中含有I-， Fe3+能夠氧化I-，則一定不存在Fe3+；2.54g為碘單質(zhì)，物質(zhì)的量為=0.01mol，原溶液中含有I-的物質(zhì)的量為0.02mol；水層中加入NaOH溶液得到固體，剩余離子中能與NaOH生成沉淀的離子只有Fe2+，該固體為Fe(OH)2，灼燒固體得到的1.60g為Fe2O3，則溶液中一定存在Fe2+，根據(jù)鐵元素守恒可知亞鐵離子的物質(zhì)的量為×2=0.02mol，0.02mol Fe2+帶有正電荷為0.04mol，H+帶有正電荷為0.1mol/L ×0.1L=0.01mol，0.02mol I-帶有負電荷為0.02mol，根據(jù)電荷守恒，原溶液中一定含有Cl-，其物質(zhì)的量至少為0.04mol+0.01mol -0.02mol=0.03mol，由于不能確定是否存在Na+，故Cl-含量≥0.03mol。A項，根據(jù)分析，原溶液中不存在Fe3+，A錯誤；B項，根據(jù)分析，溶液中一定不存在CO32-，可能存在Na+，一定存在Cl-，B錯誤；C項，根據(jù)分析，溶液中一定存在Fe2+、I-、Cl-，C正確；D項，根據(jù)分析，溶液中一定存在Cl-，D錯誤；故選C。
20．(2021·浙江紹興市期末)某混合物X由Fe2O3、Cu、SiO2三種物質(zhì)組成，進行如圖實驗：

下列有關(guān)說法正確的是( )
A．由Ⅰ可知Cu能與過量的鹽酸發(fā)生置換反應(yīng)
B．藍色溶液中一定含有Cu2+、Fe2+，可能含有Fe3+
C．原混合物X中含F(xiàn)e2O3的質(zhì)量是4.48g，SiO2的質(zhì)量為3.0g
D．將Ⅰ和Ⅱ的順序互換，不影響實驗最后殘留固體的質(zhì)量
【答案】D
【解析】Fe2O3和過量HCl反應(yīng)生成FeCl3和H2O，F(xiàn)eCl3再和Cu反應(yīng)生成CuCl2和FeCl2，藍色溶液為HCl、CuCl2和FeCl2的混合溶液，4.92g固體為SiO2(可能有Cu)；Cu不能和NaOH溶液反應(yīng)，SiO2和NaOH反應(yīng)生成Na2SiO3和H2O，4.92g固體加過量NaOH溶液后剩余1.92g固體，則4.92g固體中含1.92gCu，含4.92g-1.92g=3.0gSiO2，則9.4gX中含F(xiàn)e2O3、Cu共9.4g-3.0g=6.4g；設(shè)X中Cu的物質(zhì)的量為xmol，F(xiàn)e2O3的物質(zhì)的量為ymol，則64x+160y=6.4，根據(jù)Fe原子守恒，加鹽酸后產(chǎn)生的Fe3+的物質(zhì)的量為2ymol，根據(jù)2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+可知步驟Ⅰ反應(yīng)了的Cu的物質(zhì)的量可表示為ymol，則64y+1.92=9.4-3.0-160y，聯(lián)立二式解得y=0.02，x=0.05，則9.4gX中含F(xiàn)e2O3的質(zhì)量為160×0.02g=3.2g，Cu的質(zhì)量為64×0.05g=3.2g，SiO2的質(zhì)量為3.0g。A項，Cu不能和過量的鹽酸發(fā)生置換反應(yīng)，Ⅰ中銅反應(yīng)了一部分發(fā)生的是2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，A錯誤；B項，結(jié)合分析可知藍色溶液中一定含有Cu2+、Fe2+，4.92g固體中含有Cu，則在藍色溶液中一定不含F(xiàn)e3+，B錯誤；C項，由分析可知原混合物X中含F(xiàn)e2O3的質(zhì)量是3.2g，SiO2的質(zhì)量為3.0g，C錯誤；D項，將Ⅰ和Ⅱ的順序互換，則Ⅰ后剩余固體為Fe2O3和Cu，因Fe2O3和Cu的質(zhì)量在Ⅰ中沒有損失，則Ⅱ發(fā)生的是原來Ⅰ的反應(yīng)，最后剩余固體仍然為過量的1.92gCu，即將Ⅰ和Ⅱ的順序互換，不影響實驗最后殘留固體的質(zhì)量，D正確；故選D。
二、非選擇題
21．(2021·湖南懷化市期末)某工廠的工業(yè)廢水中含有大量的FeSO4和較多的Cu2+。為了減少污染并變廢為寶，工廠計劃從該廢水中回收FeSO4和金屬銅。請根據(jù)以下流程圖，回答下列問題：

(1)⑥操作方法的名稱是__________________；操作⑨包括：蒸發(fā)濃縮、____________、過濾、洗滌、低溫干燥。
(2)加入試劑⑤發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________________________。
(3)試劑⑦的化學式為____________。
(4)某興趣小組同學欲鑒別④中的金屬陽離子，設(shè)計如下實驗：
甲同學取2.0mL④溶液，滴加氫氧化鈉溶液，產(chǎn)生白色沉淀且很快變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色沉淀，其中涉及氧化還原反應(yīng)的化學方程式為___________________。
乙同學取2.0mL④溶液，先加入幾滴KSCN溶液，無明顯現(xiàn)象，再加入幾滴氯水，溶液變紅，其中涉及氧化還原反應(yīng)的離子方程式為___________________。
(5)若按上述工藝處理1000L該工業(yè)廢水，制得320g銅，則該工業(yè)廢水中c(Cu2+)=______。
【答案】(1)過濾 冷卻結(jié)晶 (2)Fe+Cu2+= Fe2++Cu (3)H2SO4
(4)4 Fe(OH)2+2H2O+O2=4 Fe(OH)3 2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- (5)0.005mol·L-1
【解析】工業(yè)廢水中加入過量的鐵粉，鐵置換出硫酸銅中的銅，過濾，得硫酸亞鐵溶液和鐵、銅的混合物，鐵、銅混合物中加入過量硫酸，鐵和硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，過濾出銅單質(zhì)，蒸發(fā)濃縮硫酸亞鐵溶液、冷卻結(jié)晶，析出硫酸亞鐵晶體。(1) 工業(yè)廢水中加入過量的鐵粉，鐵置換出硫酸銅中的銅，過濾，得硫酸亞鐵溶液和鐵、銅的混合物，⑥操作方法的名稱是過濾；蒸發(fā)濃縮硫酸亞鐵溶液、冷卻結(jié)晶，析出硫酸亞鐵晶體，操作⑨包括：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、低溫干燥。(2) 工業(yè)廢水中加入過量的鐵粉，鐵置換出硫酸銅中的銅，加入試劑⑤發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Fe+Cu2+= Fe2++Cu；(3) 鐵、銅混合物中加入過量硫酸，鐵和硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，過濾得到銅單質(zhì)，所以試劑⑦是硫酸，化學式為H2SO4；(4)④是硫酸亞鐵溶液，甲同學取2.0mL④溶液，滴加氫氧化鈉溶液，產(chǎn)生白色沉淀氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵被氧氣氧化，很快變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色氫氧化鐵沉淀，反應(yīng)的化學方程式為4 Fe(OH)2+2H2O+O2=4 Fe(OH)3；乙同學取2.0mL④溶液，先加入幾滴KSCN溶液，無明顯現(xiàn)象，再加入幾滴氯水，亞鐵離子被氯氣氧化為鐵離子，溶液變紅，反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-；(5)若按上述工藝處理1000L該工業(yè)廢水，制得320g銅，根據(jù)銅元素守恒，，則該工業(yè)廢水中c(Cu2+)= 。
22．(2021·石家莊市藁城區(qū)第一中學高三月考)三草酸合鐵酸鉀晶體(K3[Fe(C2O4)3]·3H2O)能溶于水，難溶于乙醇，該物質(zhì)對光敏感，光照下即發(fā)生分解，產(chǎn)物之一是黃色的草酸亞鐵。實驗室可用如圖流程來制備三草酸合鐵酸鉀晶體。根據(jù)題意完成下列各題：

(1)若用廢鐵屑和稀硫酸制備綠礬，需先將廢鐵屑堿煮水洗，其目的是___________；然后與硫酸反應(yīng)時___________(填物質(zhì)名稱)往往要過量。
(2)要從溶液中得到綠礬晶體，必須進行的實驗操作是___________(按前后順序填代號)。
a．過濾洗滌 b．蒸發(fā)濃縮 c．冷卻結(jié)晶 d．灼燒 e．干燥
(3)稱取制得的綠礬晶體7.00 g，加稀硫酸溶解。加入一定量的草酸后，加熱煮沸，形成黃色沉淀，過濾，洗滌。如何確定沉淀已經(jīng)洗滌干凈：___________。
(4)氧化過程中除不斷攪拌外，還需維持溫度在40 ℃左右，原因是___________；寫出氧化生成三草酸合鐵酸鉀的離子方程式___________。
(5)經(jīng)過一系列操作后得到的最終產(chǎn)物晶體先用少量冰水洗滌，再用無水乙醇洗滌，低溫干燥后稱量，得到9.82 g翠綠色晶體，用無水乙醇洗滌晶體的目的是___________。
(6)列式計算本實驗中三草酸合鐵酸鉀晶體的產(chǎn)率___________(保留一位小數(shù))。
(7)某同學制得的三草酸合鐵酸鉀晶體表面發(fā)黃，推測可能有部分晶體見光分解。為了驗證此推測是否正確，可用的試劑及現(xiàn)象是________________________。
【答案】除去鐵屑表面的油污 鐵屑 (2)bcae
(3)取最后一次的洗滌液，向其中加入鹽酸酸化的氯化鋇溶液，若不產(chǎn)生白色沉淀，則說明洗滌干凈
(4)溫度太低反應(yīng)速率慢，溫度高H2O2會分解
2FeC2O4·2H2O+H2O2+H2 C2O4+3C2O42-= 2[Fe(C2O4)3] 3-+6H2O
(5)除去晶體表面的雜質(zhì)，減少晶體損失，利于干燥 (6)79.4%
(7)檢驗亞鐵離子用酸化的鐵氰化鉀溶液，生成藍色沉淀說明三草酸合鐵酸鉀發(fā)生分解
【解析】向綠礬中加入稀硫酸，可抑制亞鐵離子的水解，硫酸亞鐵與草酸反應(yīng)生成黃色沉淀FeC2O4·2H2O，加入草酸鉀、用過氧化氫將FeC2O4·2H2O氧化為K3[Fe(C2O4)3]， 加入草酸煮沸后一定條件下結(jié)晶得到K3[Fe(C2O4)3]·3H2O。(1)將廢鐵屑堿煮水洗，其目的是為了除去鐵屑中不溶于酸的雜質(zhì)，鐵屑與硫酸反應(yīng)時，由于Fe2+容易被空氣中的氧氣氧化，所以鐵屑往往要過量；(2)要從溶液中得到綠礬晶體，應(yīng)先將溶液加熱濃縮、然后冷卻結(jié)晶，析出固體后過濾、洗滌、最后干燥即得綠礬，故答案為bcae。(3)檢驗沉淀是否洗滌干凈，可取最后一次的洗滌液，向其中加入鹽酸酸化的氯化鋇溶液，若不產(chǎn)生白色沉淀硫酸鋇，則說明洗滌干凈。(4)氧化過程中除不斷攪拌外，還需維持溫度在40 ℃左右原因是，溫度太低反應(yīng)速率慢，溫度高H2O2會分解；氧化生成三草酸合鐵酸鉀的離子方程式為2FeC2O4·2H2O+H2O2+H2 C2O4+3C2O42-= 2[Fe(C2O4)3] 3-+6H2O。(5)根據(jù)題給信息可知三草酸合鐵酸鉀晶體難溶于乙醇，乙醇具有揮發(fā)性，用乙醇洗滌，不但可以除去晶體表面的雜質(zhì)，減少晶體損失，而且利于晶體快速干燥。(6)7.00 g FeSO4·7H2O理論上生成(K3[Fe(C2O4)3]·3H2O)的質(zhì)量為，則產(chǎn)率為。(7)三草酸合鐵酸鉀見光分解，產(chǎn)物之一是黃色的草酸亞鐵，檢驗亞鐵離子用酸化的鐵氰化鉀溶液，生成藍色沉淀說明三草酸合鐵酸鉀發(fā)生分解。
23．(2021·山東濰坊市期末)制備高鐵酸鉀[K2FeO4]并用其除去土壤和廢水中的有機砷(HAPA)與無機砷[+3價砷表示As(Ⅲ)]的流程如圖所示：

已知：酸性越強，K2FeO4越容易發(fā)生反應(yīng)生成O2。
回答下列問題：
(1)生成K2FeO4的化學方程式為________________。
(2)K2FeO4去除砷污染時作_________(填“氧化劑”或“還原劑”)。若污染物中的砷全部以Na3AsO3計，則去除全部污染時Na3AsO3與K2FeO4的物質(zhì)的量之比為_______________。
(3)氫離子濃度、高鐵酸鉀的用量對HAPA和As(Ⅲ)去除效果的影響如圖所示。


①氫離子濃度為3×10-5mol?L-1時去除率低，原因是(用離子方程式表示)_ ______________。
②最佳鐵砷質(zhì)量比為________________，理由是____________________________。
【答案】(1)3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O
(2)氧化劑 3:2
(3) ①4 FeO42-+20H+=4Fe3++10H2O+3O2↑ ②5:1 減少K2FeO4的用量，節(jié)約成本
【解析】由題給流程可知，在氫氧化鉀溶液中，氯氣與氫氧化鐵發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成高鐵酸鉀，堿性條件下，反應(yīng)生成的高鐵酸鉀將廢水中的有機砷與無機砷氧化為+5價砷，達到去除砷污染的目的。(1)由題意可知，在氫氧化鉀溶液中，氯氣與氫氧化鐵發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成高鐵酸鉀、氯化鉀和水，反應(yīng)的化學方程式為3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O；(2) 由題意可知，高鐵酸鉀去除砷污染時，鐵元素的化合價降低被還原(價態(tài)降低了3價)，高鐵酸鉀為反應(yīng)的氧化劑；還原劑Na3AsO3中砷元素價態(tài)升高了2價；由得失電子數(shù)目守恒可知，去除全部污染時還原劑Na3AsO3與氧化劑K2FeO4的物質(zhì)的量之比為3：2；(3) ①由題給信息可知，氫離子濃度為3×10-5mol?L-1時高鐵酸鉀不穩(wěn)定，反應(yīng)生成鐵離子、氧氣和水，反應(yīng)的離子方程式為4 FeO42-+20H+=4Fe3++10H2O+3O2↑；②由圖可知，鐵砷質(zhì)量比為5:1和10:1時，HAPA和As(Ⅲ)的去除率相差不大，從減少K2FeO4的用量，節(jié)約成本的角度考慮，最佳鐵砷質(zhì)量比為5:1。
24．(2021·湖北十堰市期末)鎳催化劑的主要成分為 Ni，還含有一定量 Al、Fe 及氧化鐵、少量其他不溶性物質(zhì)，回收廢鎳催化劑制備硫酸鎳晶體(NiSO4·7H2O)的工藝流程如下：

溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的 pH 如下表所示：
金屬離子
Fe3+
Fe2+
Ni2+
開始沉淀的pH(c=0.01mol·L-1)
2.2
7.5
7.2
沉淀完全的pH(c=1.0×10-5mol·L-1)
3.2
9.0
8.7
回答下列問題：
(1)“堿浸”時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是___________。提高“堿浸”速率的措施是_____________________________________ (任寫一點即可)。
(2)“濾液②”可能含有的金屬離子是________________________。
(3)“轉(zhuǎn)化”步驟中加入 H2O2的目的是________________________，反應(yīng)的離子方程式是_____________________________________。
(4)“調(diào) pH”時，最適宜的 pH 范圍是________________________。
(5)“控制 pH 濃縮結(jié)晶”步驟后得到硫酸鎳晶體的操作依次是：過濾、_________、 干燥。
(6)利用表格中的數(shù)據(jù)，計算 Fe(OH)3的 Ksp=___________
【答案】(1)2Al +2OH-+2OH-=2 AlO2-+3H2↑ 加熱(增大NaOH溶液濃度、粉碎、攪拌等)
(2)Ni2+、Fe2+和Fe3+ (3)將 Fe2+氧化為 Fe3+，以便轉(zhuǎn)化為 Fe(OH)3沉淀除去 2Fe2++2H++2H2O2=2Fe3++2H2O
(4)3.2~7.2 (5)洗滌 (6)或
【解析】由題給流程可知，向廢鎳催化劑中加入氫氧化鈉溶液堿浸，鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，鎳、鐵和氧化鐵不與堿反應(yīng)，過濾得到含有偏鋁酸鈉的濾液①和含有鎳、鐵、氧化鐵和少量其他不溶性物質(zhì)的濾餅①；向濾餅①中加入稀硫酸酸浸，鎳、鐵和氧化鐵和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵、硫酸鐵和硫酸鎳，過濾除去含有少量其他不溶性物質(zhì)的濾渣②，得到含有硫酸亞鐵、硫酸鐵和硫酸鎳的濾液②；向濾液②中加入過氧化氫溶液，將硫酸亞鐵轉(zhuǎn)化為硫酸鐵，再向溶液中加入氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH在3.2~7.2的范圍內(nèi)，將硫酸鐵轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，過濾得到含有氫氧化鐵的濾渣③和含有硫酸鎳的濾液③；濾液③經(jīng)控制溶液pH濃縮結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到硫酸鎳晶體。(1)“堿浸”時發(fā)生的反應(yīng)為鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應(yīng)的離子方程式為2Al +2OH-+2OH-=2 AlO2-+3H2↑，將廢鎳催化劑粉碎、增大氫氧化鈉溶液濃度、加熱升高溫度、攪拌等措施能提高“堿浸”速率；(2)由分析可知，濾液②為硫酸亞鐵、硫酸鐵和硫酸鎳的混合溶液，含有的金屬陽離子為Ni2+、Fe2+和Fe3+；(3)“轉(zhuǎn)化”步驟中加入過氧化氫發(fā)生的反應(yīng)為酸性條件下，硫酸亞鐵與過氧化氫發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸鐵和水，反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++2H++2H2O2=2Fe3++2H2O，目的是將 Fe2+氧化為 Fe3+，以便加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH時轉(zhuǎn)化為 Fe(OH)3沉淀除去；(4) 調(diào)節(jié)溶液pH的目的是將Fe3+轉(zhuǎn)化為 Fe(OH)3沉淀除去，而Ni2+不轉(zhuǎn)化為沉淀，由題給數(shù)據(jù)可知，最適宜的 pH 范圍是3.2~7.2；(5) 由分析可知，濾液③經(jīng)控制溶液pH濃縮結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到硫酸鎳晶體；(6)由題給數(shù)據(jù)可知，開始沉淀時，鐵離子的濃度為0.01mol/L，氫氧根離子濃度為 mol/L，則Fe(OH)3的Ksp=，或完全沉淀時，鐵離子的濃度為1.0×10-5mol/L，氫氧根離子濃度為 mol/L，則Fe(OH)3的Ksp=。
25．(2021·自貢市田家炳中學高三月考)鈧是地殼中含量極少的稀土元素，但在照明、合金和陶瓷材料、催化化學等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。鈦鐵礦主要成分為TiO2、FeO、Fe2O3，還含有Mg、Si、Sc等元素，從鈦鐵礦中提取Sc2O3的流程如下：

回答下列問題：
(1)“酸浸”時，為提高浸取效率，可以采取的措施有___________(答兩個)。濾渣1的主要成分是___________。
(2)“酸浸”后Ti元素轉(zhuǎn)化為TiOSO4，其水解反應(yīng)的化學方程式是___________。
(3)“萃取”時，使用10%P2O4+5%TBP+煤油作為萃取劑，一定條件下萃取率α受振蕩時間的影響如圖，萃取時適宜的振蕩時間為___________min?！跋粹仭彼肹TiO(H2O2)]2+為橘黃色的穩(wěn)定離子，其中氧的化合價有-2、-1兩種，則Ti的化合價為___________。

(4)“酸溶”后濾液中存在的金屬陽離子Sc3+、TiO2+、Fe3+濃度均小于0.01 mol/L，再用氨水調(diào)節(jié)溶液pH使TiO2+、Fe3+沉淀完全而Sc3+不沉淀，則調(diào)pH應(yīng)控制的pH范圍是___________。
已知：當離子濃度減小至10-5 mol/L時可認為沉淀完全。lg2=0.3；室溫下TiO2+完全沉淀的pH為1.05，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，Ksp[Sc(OH)3]=1.25×10-33。
(5)加草酸“沉鈧”的離子方程式為___________。
(6)“沉鈧”后獲得Sc2O3的方法是___________，該反應(yīng)產(chǎn)生的氣體必須回收利用，其意義是_____________________________________。
【答案】(1)將鈦鐵礦粉粹，加強攪拌，增加酸浸時間，適當升高溫度(任答兩條) SiO2(或二氧化硅)
(2)TiOSO4+(x+1)H2O=TiO2·xH2O+H2SO4 (3)10 +4 (4)3.2~3.7
(5)3H2C2O4+2Sc3+=Sc2(C2O4)3↓+6H+
(6)灼燒 避免CO污染環(huán)境，同時變廢為寶
【解析】鈦鐵礦中SiO2不溶于硫酸，濾渣1為SiO2，酸浸后TiO2轉(zhuǎn)化為TiOSO4，F(xiàn)eO、Fe2O3分別轉(zhuǎn)化為FeSO4、Fe2(SO4)3，Mg、Sc元素轉(zhuǎn)化為MgSO4、Sc2(SO4)3，使用10%P2O4+5%TBP+煤油作為萃取劑萃取出Sc3+和一小部分Fe和Ti，然后洗鈦，將Ti轉(zhuǎn)化為[TiO(H2O2)]2+，加入NaOH溶液后反萃取將Fe和Sc元素轉(zhuǎn)化為沉淀形式，“酸溶”后濾液中存在的金屬陽離子Sc3+、TiO2+、Fe3+，調(diào)pH值使TiO2+、Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀除去，再加入H2C2O4將Sc3+轉(zhuǎn)化為Sc2(C2O4)3，灼燒Sc2(C2O4)3得到Sc2O3。(1)提高酸浸浸取率的措施有將鈦鐵礦粉粹，加強攪拌，增加酸浸時間，適當升高溫度等；礦石中Mg、Si、Sc等元素以氧化物形式存在，加入92%硫酸酸浸時，SiO2不溶于硫酸，故濾渣1的主要成分為SiO2；(2)“酸浸”后Ti元素轉(zhuǎn)化為TiOSO4，發(fā)生水解反應(yīng)后生成TiO2·xH2O，據(jù)此可寫出水解的化學方程式為TiOSO4+(x+1)H2O=TiO2·xH2O+H2SO4；(3)由題圖知，10分鐘時Sc的萃取率已經(jīng)很高，再延長振蕩時間，Sc的萃取率變化較小，因此10 min為適宜的振蕩時間；[TiO(H2O2)]2+中H2O2中O的化合價為-1價，另一個O的化合價為-2價，則Ti的化合價為+4價；(4) TiO2+完全沉淀的pH為1.05，F(xiàn)e3+恰好沉淀完全時，溶液中c(OH-)= mol/L，此時c(H+)= mol/L，則pH=-lgc(H+)=3.2，Sc開始沉淀時c(OH-)= mol/L，此時pH=3.7，故調(diào)pH的范圍是3.2~3.7。(5)沉鈧時Sc3+轉(zhuǎn)化成Sc2(C2O4)，離子方程式為3H2C2O4+2Sc3+=Sc2(C2O4)3↓+6H+。(6) Sc2(C2O4)3受熱易分解為氧化鈧、CO、CO2，所以由Sc2(C2O4)3轉(zhuǎn)化為Sc2O3的方法是灼燒，氣體回收利用可避免CO污染環(huán)境，同時變廢為寶。
26．(2020·四川成都市成都七中高三一模)保險粉Na2S2O4大量用于印染業(yè)，并用來漂白紙張、紙漿和陶土等。某化學興趣小組同學用甲酸法制取保險粉的裝置如圖所示(加持裝置略去)。

已知：保險粉易溶于水，不溶于甲醇，具有強還原性，在空氣中易被氧化：2Na2S2O4+O2+2H2O=NaHSO3或Na2S2O4 +O2+H2O =NaHSO3+NaHSO4。實驗時先把甲酸(HCOOH)與溶于甲醇和水混合溶劑的NaOH混合，再通入SO2氣體?；卮鹣铝袉栴}：
(1)儀器a的名稱是______；裝置B的作用是________________________________。
(2)裝置C中甲醇不參加反應(yīng)，甲醇的作用是 ________________________________；生成Na2S2O4的離子方程式為___________________。
(3)下列有關(guān)該實驗的說法正確的是 ______(填序號)。
A．可用硝酸和BaCl2溶液檢驗制得的Na2S2O4中是否混有NaHSO4
B．實驗中甲酸和NaOH最合適的物質(zhì)的量之比為1：1
C．用N2排盡裝置內(nèi)的空氣，有利于提高 的Na2S2O4純度
D．得到Na2S2O4固體后可用甲醇洗滌
(4)測定產(chǎn)品中Na2S2O4質(zhì)量分數(shù)，其實驗步驟如下，準確稱取0.5000g產(chǎn)品放入錐形瓶中，加入適量水使其溶解。然后加入足量甲醛，充分反應(yīng)，再滴加幾滴指示劑，用0.2000mol·L-1的標準I2溶液滴定，至終點時，消耗25.00mL標準I2溶液。實驗過程中涉及的反應(yīng)：Na2S2O4+2HCHO+H2O =NaHSO3·HCHO+NaHSO2·HCHO；NaHSO2·HCHO+2I2+2H2O= NaHSO4+HCHO+4HI。該實驗加入指示劑是______ ，產(chǎn)品Na2S2O4 (M=174g·mol-1)的質(zhì)量分數(shù)為 ______% (保留一位小數(shù))。
(5)探究Na2S2O4的性質(zhì)。隔絕空氣加熱Na2S2O4固體完全分解是到固體產(chǎn)物Na2SO3，Na2S2O3和SO2，但該興趣小組沒有做到完全隔絕空氣，得到的固體產(chǎn)物中還含有Na2SO4。請設(shè)計實驗證明該分解產(chǎn)物中含有Na2SO4。實驗方案是__________________________。(可選試劑：稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、KMnO4溶液)
【答案】(1)恒壓滴液漏斗(或恒壓分液漏斗)
(2)防倒吸 降低Na2S2O4的溶解度，有利于其結(jié)晶析出
HCOO- +2SO2+3OH-S2O42-+CO32-+2H2O或HCOO- +2SO2+OH-S2O42-+CO2+H2O
(3)CD (4)淀粉溶液 87.0
(5)取少量分解產(chǎn)物溶于足量的稀鹽酸中，靜置，取上層清液，滴加幾滴BaCl2溶液，若出現(xiàn)沉淀則說明產(chǎn)物中含有Na2SO4，反之則無
【解析】(1)容器a為帶有恒壓裝置的分液漏斗，故名稱為恒壓分液漏斗或恒壓滴液漏斗；由于SO2進入C裝置反應(yīng)可能會產(chǎn)生倒吸，故裝置B的作用為防倒吸；(2)因為Na2S2O4易溶于水、不溶于甲醇，故甲醇的作用為降低Na2S2O4溶解度，有利于其結(jié)晶析出；根據(jù)題意，HCOOH與SO2在堿性條件下反應(yīng)生成Na2S2O4，HCOOH滴入后首先與NaOH反應(yīng)轉(zhuǎn)化為HCOO-，故初步確定反應(yīng)為：HCOO- + SO2 + OH- →S2O42-，S元素由+4被HCOO-還原為+3，推測HCOO- 中C元素由+1被氧化為穩(wěn)定+4價CO2，由于為堿性條件，故此時應(yīng)該生成CO32-，結(jié)合元素守恒確定生成物中有H2O，故配平后方程式為：HCOO- +2SO2+3OH-S2O42-+ CO32-+2H2O(或HCOO- +2SO2+OH-S2O42-+CO2+H2O)； (3)A．Na2S2O4具有強還原性，強氧化性HNO3能將其氧化為SO42-，故A不合理；B．若甲酸與NaOH 物質(zhì)的量之比為1:1，則此時恰好反應(yīng)，若NaOH過量，則可以將CO2反應(yīng)生成CO32-，有助于平衡正向移動，提高Na2S2O4產(chǎn)率，故B不合理；C．Na2S2O4具有強還原性，在空氣中易被氧化，故排盡空氣可防止Na2S2O4被氧化，提高其純度，C合理；D．Na2S2O4不溶于甲醇，故可用甲醇洗滌，D合理；故故選CD。(4) 涉及I2的滴定，可以用淀粉溶液作指示劑，終點現(xiàn)象為溶液顏色由無色變?yōu)闇\藍色，故此處填淀粉溶液；根據(jù)已知方程式確定關(guān)系式：Na2S2O4 ~ NaHSO2·HCHO ~ 2I2，得c(Na2S2O4)=；W(Na2S2O4)=，即Na2S2O4質(zhì)量分數(shù)為87.0%；(5)檢驗SO42-，需加入稀鹽酸排除SO32-等離子干擾，再加入BaCl2溶液觀察現(xiàn)象，不能選用稀硝酸，因為硝酸會將Na2SO3、Na2S2O3、SO2等物質(zhì)氧化成SO42-產(chǎn)生干擾，故選用試劑為：稀鹽酸和BaCl2溶液，具體操作為：取少量分解產(chǎn)物溶于足量的稀鹽酸中，靜置，取上層清液，滴加幾滴BaCl2溶液，若出現(xiàn)沉淀則說明產(chǎn)物中含有Na2SO4，反之則無。




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