专题9 金属与人类文明--2026苏教版高中化学必修第二册章节练

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2026苏教版高中化学必修第二册
专题9　金属与人类文明
注意事项
1.全卷满分100分。考试用时90分钟。
2.可能用到的相对原子质量:H 1　C 12　N 14　O 16　Na 23　Mg 24
Al 27　S 32　Cl 35.5　K 39　Mn 55　Fe 56　Cu 64　Ba 137。
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)　　　　　　　　　　　　　　　
1.五千年中华文化不仅能彰显民族自信,还蕴含着许多化学知识。下列说法错误的是(　　)
A.“金(即铜)柔锡柔,合两柔则钢”,体现了合金硬度的特性
B.“千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金”体现出金的化学性质不活泼
C.“两编千片白雪茧,六百二斗青铜钱”中的“青铜钱”属于铜的合金
D.“司南之杓,投之于地,其柢指南”,司南的“杓”中含有Fe2O3
2.下列有关金属的冶炼的说法不正确的是(　　)
A.电解熔融NaCl制取金属钠的反应中,钠元素被还原,氯元素被氧化
B.古法炼铜“曾青得铁则化为铜”的反应中,利用的是置换反应的原理
C.用铝热法原理炼铁的反应中,1 mol Fe3O4被Al还原成Fe,转移 9 mol e-
D.高炉炼铁的主要反应是用CO还原Fe2O3
3.部分含铁物质的“价—类”二维图如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.c在潮湿空气中可转化成d
B.a和e溶液能发生化合反应
C.b在空气中加热迅速生成黑色固体
D.在稀硫酸中加入a、b、c都生成e
4.下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是(　　)
A.武德合金的硬度大,可用作电器的保险丝
B.SiO2是酸性氧化物,可用于制造光导纤维
C.Al2O3难溶于水,可通过电解熔融Al2O3制备铝
D.氨气易被液化,液氨可用作制冷剂
5.下列溶液中,滴加KSCN溶液不变红色的是(　　)
A.过量的Fe与稀硝酸充分反应后的溶液
B.Fe与过量的稀硝酸充分反应后的溶液
C.FeO溶解于稀硝酸后的溶液
D.敞口放置一段时间的FeSO4溶液
6.根据下列实验操作和现象,得出的相应结论正确的是(　　)
选项 实验操作 现象 结论
A 检验FeCl3溶液中是否含有Fe2+ 向溶液中滴加酸性KMnO4溶液 若紫红色褪去,则溶液中含有Fe2+
B 向熔融氯化钾中加入钠单质 有钾蒸气放出,同时生成氯化钠 还原性:Na>K
C 检验CO还原Fe2O3是否完全反应 取反应后的固体溶于足量稀盐酸,再加KSCN溶液,溶液不变红色 证明Fe2O3一定完全被还原
D 比较Fe3+和I2氧化性强弱 向FeCl3溶液中滴加淀粉碘化钾溶液 若溶液变蓝色,则氧化性:Fe3+>I2
7.下列反应对应的离子方程式正确的是(　　)
A.将FeSO4溶液与酸性KMnO4溶液混合:5Fe2++2Mn+16H+ 5Fe3++2Mn2++8H2O
B.向稀硫酸中加入少量四氧化三铁:Fe3O4+8H+ 2Fe3++Fe2++4H2O
C.向稀盐酸中加入少量铁粉:6H++2Fe 2Fe3++3H2↑
D.向氢氧化钠稀溶液中加入适量氧化铝:Al2O3+2Na++2OH-+3H2O 2Na[Al(OH)4]
8.硫酸亚铁是一种重要的化工原料,部分转化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.只用KSCN溶液无法检验FeSO4是否变质
B.制纳米Fe3O4时通入的O2需过量
C.制FeCO3时应将饱和Na2CO3溶液加入FeSO4溶液中
D.生成(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的反应为氧化还原反应
9.下列有关Fe3+、Fe2+的性质及应用的说法中,正确的个数是(　　)
①向盛有FeCl3溶液的试管中加过量铁粉,溶液由黄色逐渐变为浅绿色,充分振荡后加几滴KSCN溶液,溶液颜色不变
②将含有Cl2的工业废气通入加入了废铁屑的FeCl2溶液中,可用于除去Cl2
③向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液,溶液变为血红色
④向Fe2(SO4)3溶液中加入过量铁粉发生的反应:Fe3++Fe 2Fe2+
⑤Fe2+与H2O2在酸性溶液中的反应:2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O
A.2　　　　B.3　　　　C.4　　　　D.5
10.下列实验符合操作要求且能达到实验目的的是(　　)
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
A.用Ⅰ制备氢气并检验氢气的可燃性
B.用Ⅱ除去CO2中的HCl
C.用Ⅲ制备氢氧化铁胶体
D.用Ⅳ制备长久稳定存在的氢氧化亚铁
11.某混合物可能含有Al、Cu、Fe2O3、Al2O3,为探究该混合物成分,某兴趣小组设计如图分析方案。下列分析错误的是(　　)
A.固体P一定是纯净物
B.若m2C.蓝绿色溶液中一定含有的金属阳离子为Cu2+、Fe2+
D.溶液N中含有Al3+和Na+
12.向一定量Cu、Fe2O3的混合物中通入过量的CO在高温下充分反应,固体质量减少0.96 g。若向相同质量的该混合物中加入40 mL一定物质的量浓度的盐酸,恰好能使混合物完全溶解,且所得溶液中不含Fe3+。下列说法错误的是(　　)
A.混合物中铜的质量为1.28 g
B.盐酸浓度为2 mol/L
C.混合物中Fe2O3的质量是3.2 g
D.Cu和Fe2O3的物质的量之比为1∶1
13.碳酸亚铁(FeCO3)难溶于水,常用于制取铁盐或补血剂。FeCO3在潮湿的空气中会变质,表面生成Fe2O3。为测定某部分变质FeCO3中FeCO3的质量分数,现进行如下实验:称取2.000 g样品,加足量硫酸溶解,向其中滴加0.100 0 mol·L-1酸性KMnO4溶液,恰好完全反应时,消耗酸性KMnO4溶液20.00 mL。滴加KMnO4溶液时发生的反应为+5Fe2++8H+ Mn2++5Fe3++4H2O,则FeCO3的质量分数为(　　)
A.45%　　　　B.58%　　　　C.72%　　　　D.90%
14.利用金属矿渣(含有FeS2、SiO2及Cu2O)制备(NH4)2Fe(SO4)2晶体的流程如下:
已知:Cu2O+H2SO4CuSO4+Cu+H2O。下列说法不正确的是(　　)
A.“煅烧”过程中FeS2转化为Fe2O3的反应为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2
B.若“酸浸”后溶液中无Fe2+,说明“煅烧”过程中Cu2O全部转化为CuO
C.“还原”得到的溶液中的离子主要有Fe2+、S
D.“过滤”后滤渣的成分为SiO2及铁屑
15.向250 mL某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中逐渐加入铁粉,加入铁粉的质量与产生气体的体积关系如图所示。
下列说法正确的是(　　)
A.原混合溶液中:n(H+)=0.5 mol
B.原混合溶液中:c()+c(S)=0.6 mol·L-1
C.反应结束后,溶液中的溶质是FeSO4、Fe(NO3)2
D.产生气体的总体积为3.92 L(标准状况下)
二、非选择题(本题共5小题,共55分)
16.(10分)钛(Ti)及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。以钛渣(主要成分为TiO2,含少量V、Si和Al的氧化物杂质)为原料,制备金属钛的工艺流程如下:
已知:TiO2与C、Cl2在600 ℃的沸腾炉中充分反应后,尾气中每产生28 g CO的同时生成88 g CO2。
(1)尾气中CO与CO2的物质的量之比为　　　　　;沸腾氯化过程中氧化剂是　　　(填化学式)。
(2)该温度下,TiO2与C、Cl2反应的总化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)随着温度升高,尾气中CO的含量升高,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)加入Mg冶炼Ti的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　,该过程要在氩气(Ar)氛围中进行的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
17.(11分)FeSO4是常见的补铁药物,可用于各种原因引起的缺铁性贫血。请用所学的相关知识,回答下列问题:
(1)长期放置的FeSO4溶液易被溶液中溶解的氧气　　　(填“氧化”或“还原”)而变质。
(2)某实验小组设计实验方案检验FeSO4溶液的变质情况,进行了如下实验:
实验操作 实验现象 结论
实验1:取少量检测液于试管中,向其中滴加几滴KSCN溶液 溶液变红 ①溶液中含有　　　　　　　
实验2:取少量检测液于试管中,向其中滴加几滴酸性KMnO4溶液 ②　　 溶液中含有Fe2+
③若要使变质的FeSO4复原,方法是　　　　　　　　　　　　　　(用离子方程式表示)。
(3)设计实验继续探究FeSO4性质。
实验操作 实验现象
Ⅰ 1.0 mL 0.1 mol/L FeSO4溶液中滴入1.0 mL 0.5 mol/L NaOH溶液 ①　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　
Ⅱ 1.0 mL 0.1 mol/L FeSO4溶液中滴入1.0 mL 0.5 mol/L NaHCO3溶液 有白色沉淀生成,3 min后沉淀颜色几乎不变
②对实验Ⅱ所得白色沉淀进行研究(已知Fe2+与HC在溶液中不能大量共存)。
操作ⅰ:取Ⅱ中少量白色沉淀,充分洗涤,向其中加入稀硫酸,沉淀完全溶解,产生无色气泡;
操作ⅱ:向操作ⅰ所得溶液中滴入KSCN溶液,溶液不变红;
操作ⅲ:向操作ⅱ所得溶液中再滴入少量H2O2溶液,溶液立即变为红色。
根据以上现象判断实验Ⅱ中生成的白色沉淀的化学式为　　　　。
③研究过程中发现实验Ⅱ中白色沉淀在空气中久置最终也变为红褐色,写出反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　。
18.(12分)甲、乙两同学对Fe及其化合物的相关性质与用途进行探究。
(1)实验Ⅰ:甲、乙两同学分别用如图装置进行Fe粉与水蒸气反应的实验。
①证明生成的气体是氢气,采取的操作及现象是　　　　　　　　　　　　　　　　。
②该反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)实验Ⅱ:甲、乙两同学分别对各自实验Ⅰ反应后的黑色固体进行探究。取试管A中冷却后的固体于试管B中,加入过量稀盐酸,充分反应后将溶液分成两份,分别置于试管C和试管D中。请将下表中的现象或结论补充完整。
已知:Fe3O4+8HCl FeCl2+2FeCl3+4H2O。
操作过程 现象或结论
甲同学 乙同学
试管B中固体全部溶解,得到溶液M 试管B中固体全部溶解,同时有大量气泡产生,得到溶液N
试管C中溶液变为血红色 试管C中溶液没有变为血红色,用离子方程式解释原因:②　　　　　　　　　
试管D中有红褐色和灰绿色沉淀生成,最终全部变为红褐色。则溶液M中存在的金属阳离子有①　　　 试管D中实验现象是③　　　　　　　　　　　　　　　　　; 产生该现象发生的氧化还原反应的化学方程式是④　　　　　　　　　　　　
19.(10分)铝镁合金是轮船制造、化工生产等的重要材料。某研究性学习小组的三位同学为测定某含镁3%~5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数,设计下列两种不同实验方案进行探究。填写下列空白:
探究一
实验方案:铝镁合金测定剩余固体质量。
(1)实验中发生反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　。
实验步骤:
(2)称取5.4 g铝镁合金粉末样品,投入体积为V mL、浓度为2.0 mol·L-1的NaOH溶液中,充分反应。为保证合金充分反应,V≥　　　。
(3)过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体,测得镁的质量分数将　　　　　(填“偏大”或“偏小”)。
探究二
实验方案:铝镁合金测定生成气体的体积(实验装置如图所示)。
(4)为使测定结果尽可能精确,实验中应注意的问题有:①　　　　　　　　　　　,②　　　　　　　　　　　　　。
20.(12分)实验室由硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3)制备软磁性材料α-Fe2O3。主要转化流程如下:
烧渣绿矾碳酸亚铁α-Fe2O3
(1)制绿矾。烧渣到绿矾的工艺中涉及“酸浸”“还原”“除杂”“结晶”等实验流程。
①酸浸。烧渣酸浸时Fe2O3与稀硫酸反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。
②还原。向“酸浸”后的溶液中加入过量铁粉,使Fe3+完全转化为Fe2+,该过程除生成Fe2+外,还会生成　　　　　(填化学式);检验Fe3+是否被完全还原的实验操作是　　　　　　　　　　　　　　　。
③除杂。向“还原”后的滤液中加入NaOH溶液,调节pH,除去Al3+。
④结晶。由FeSO4溶液经一系列操作得到FeSO4·7H2O。
(2)制FeCO3。将FeSO4溶液与氨水-NH4HCO3混合溶液中的一种加入三颈烧瓶中(装置如图),通过分液漏斗缓慢滴加另一种溶液,充分反应,过滤。
①分液漏斗中的溶液是　　　　　　　　　;生成FeCO3的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②检验生成的FeCO3沉淀是否洗涤干净的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)制α-Fe2O3。将纯净的FeCO3放入管式炉内煅烧2 h,获得产品α-Fe2O3。
答案全解全析
1.D　司南的“杓”中含有Fe3O4,D错误。
2.C　电解熔融NaCl制取金属钠的反应中,Na+得电子生成Na,钠元素被还原,Cl-失电子生成Cl2,氯元素被氧化,A正确;“曾青得铁则化为铜”原理为铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,属于置换反应,B正确;在铝热反应炼铁过程中,1 mol Fe3O4被Al还原成Fe,Fe元素化合价从+2、+3价降低为0价,转移电子数为1 mol×2+2 mol×3=8 mol,C错误;高炉炼铁主要是利用CO的还原性将Fe2O3还原为Fe,D正确。
3.D　根据题图可知,a为Fe,b为FeO,c为Fe(OH)2,d为Fe(OH)3,e为Fe2(SO4)3。Fe(OH)2在潮湿空气中可被氧化成Fe(OH)3,A项正确;Fe和Fe2(SO4)3发生化合反应生成FeSO4,B项正确;FeO在空气中加热生成黑色的Fe3O4,C项正确;Fe、FeO、Fe(OH)2与硫酸反应都生成FeSO4,而非Fe2(SO4)3,D项错误。
4.D　武德合金可用作电器的保险丝,是因为其熔点低,A项错误;SiO2可用于制造光导纤维,与其是酸性氧化物无关,B项错误;可通过电解熔融Al2O3制备铝,与其难溶于水无关,C项错误;氨气易被液化,液氨汽化时吸收热量导致其周围温度降低,所以液氨可作制冷剂,D项正确。
5.A　A项,反应生成Fe2+,滴加KSCN溶液不变红色,A项符合题意;B项和C项,反应均生成Fe3+,滴加KSCN溶液变红色,B项和C项均不符合题意;D项,溶液中Fe2+被空气中O2氧化为Fe3+,滴加KSCN溶液变红色,D项不符合题意。
6.D　Cl-、Fe2+都能与酸性高锰酸钾溶液反应而使其褪色,不能证明存在Fe2+,A错误;向熔融氯化钾中加入钠单质,有钾蒸气放出,同时生成氯化钠,是因为沸点:Na>K,不能证明还原性:Na>K,B错误;取反应后的固体溶于足量稀盐酸,再加KSCN溶液,溶液不变红色,可能是Fe与Fe3+反应生成Fe2+,不能说明Fe2O3一定完全被还原,C错误;向FeCl3溶液中滴加淀粉碘化钾溶液,若溶液变蓝色,说明发生了反应:2Fe3++2I- 2Fe2++I2,氧化性:Fe3+>I2,D正确。
7.B　A项,该离子方程式不符合得失电子守恒、电荷守恒,正确的离子方程式应为5Fe2++Mn+8H+ 5Fe3++Mn2++4H2O,A项不符合题意;B项,Fe3O4中Fe2+和Fe3+的物质的量之比为1∶2,即用稀硫酸溶解后溶液中Fe2+和Fe3+物质的量之比仍为1∶2,离子方程式正确,B项符合题意;C项,盐酸和Fe反应生成FeCl2和H2,离子方程式应为2H++Fe Fe2++H2↑,C项不符合题意 ;D项,Na[Al(OH)4]是易溶于水、易电离的物质,对应离子方程式应为Al2O3+2OH-+3H2O 2[Al(OH)4]-,D项不符合题意。
8.C　FeSO4变质生成Fe2(SO4)3,Fe3+遇KSCN溶液变为红色,据此可检验FeSO4是否变质,A错误;Fe3O4中铁元素有+2价、+3价,O2过量会将+2价Fe全部氧化为+3价Fe,不能得到Fe3O4,B错误;制FeCO3时应将Na2CO3溶液缓慢加入FeSO4溶液中,避免生成Fe(OH)2沉淀,C正确;(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O中铁元素为+2价,生成(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的反应过程中无元素化合价变化,不属于氧化还原反应,D错误。
9.B　向盛有FeCl3溶液的试管中加过量铁粉,发生反应2Fe3++Fe 3Fe2+,溶液由黄色逐渐变为浅绿色,加KSCN溶液后溶液颜色不变,①正确;氯气具有强氧化性,能氧化Fe2+生成Fe3+,Fe3+能氧化Fe生成Fe2+,涉及的反应为2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-、2Fe3++Fe 3Fe2+,从而除去氯气,②正确;FeCl2溶液中不存在Fe3+,加入NH4SCN溶液,溶液不变为血红色,③错误;Fe3+与Fe反应的离子方程式为2Fe3++Fe 3Fe2+,④错误;酸性环境中H2O2可以将Fe2+氧化为Fe3+,根据得失电子守恒、原子守恒、电荷守恒可得离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O,⑤正确;选B。
10.B　点燃H2前必须验纯,以防爆炸,A不符合题意;HCl与饱和碳酸氢钠溶液反应生成二氧化碳,二氧化碳不与碳酸氢钠反应且二氧化碳在饱和碳酸氢钠溶液中的溶解度很小,Ⅱ可用于除去CO2中的HCl,B符合题意;氯化铁溶液加入NaOH溶液中生成氢氧化铁沉淀,得到的不是氢氧化铁胶体,C不符合题意;氢氧化亚铁容易被空气中的氧气氧化,Ⅳ中没有隔绝空气,不能制备长久稳定存在的氢氧化亚铁,D不符合题意。
11.D　Al、Al2O3均和NaOH溶液反应,若m212.B　向一定量Cu、Fe2O3的混合物中通入过量的CO发生反应: ,固体减少的质量等于氧化铁中氧元素的质量,n(O)==0.06 mol,n(Fe2O3)=n(O)=0.02 mol,m(Fe2O3)=0.02 mol×160 g·mol-1=3.2 g;向相同质量的该混合物中加入40 mL一定物质的量浓度的盐酸,恰好能使混合物完全溶解,且所得溶液中不含Fe3+,发生反应的化学方程式为Fe2O3+6HCl O,2FeCl3+CuCl2,且反应完全,可计算出混合物中含0.02 mol Cu。混合物中铜的质量为0.02 mol×64 g·mol-1=1.28 g,A项正确;盐酸浓度为0.02 mol×6÷0.04 L=3 mol·L-1,B项错误;混合物中Fe2O3的质量是3.2 g,C项正确;Cu和Fe2O3的物质的量之比为1∶1,D项正确。
13.B　根据+5Fe2++8H+ Mn2++5Fe3++4H2O,n(Fe2+)=5n()=0.100 0 mol·L-1×0.02 L×5=0.01 mol,结合铁原子守恒,n(Fe2+)=n(FeCO3),FeCO3的质量分数为×100%=58%,选B。
14.D　金属矿渣在空气中煅烧,硫、铁、铜元素分别转化为SO2、Fe2O3、CuO,加入稀硫酸,CuO、Fe2O3分别转化为CuSO4和Fe2(SO4)3,加入铁屑将Fe3+还原为Fe2+,将Cu2+还原为Cu,滤渣为过量的Fe、置换出的Cu和未反应的SiO2,滤液经一系列转化得到(NH4)2Fe(SO4)2晶体。“煅烧”过程中FeS2转化为Fe2O3和SO2,化学方程式为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,A正确;若“煅烧”过程中Cu2O未全部转化为CuO,Cu2O与酸反应生成Cu,Cu与Fe3+反应转化为Fe2+,“酸浸”后溶液中无Fe2+,说明“煅烧”过程中Cu2O全部转化为CuO,B正确;根据分析可知“还原”得到的溶液中的离子主要有Fe2+、S,C正确;滤渣为过量的Fe、置换出来的Cu和未反应的SiO2,D错误。
15.A　加入铁粉的质量为0~5.6 g时,发生反应:①Fe+4H++N Fe3++NO↑+2H2O;加入铁粉的质量为5.6~8.4 g时,发生反应:②Fe+2Fe3+ 3Fe2+;加入铁粉的质量为8.4~11.2 g时,发生反应:③Fe+2H+ Fe2++H2↑。反应①③共消耗H+×4+×2=0.5 mol,A正确;由反应①可知)=0.1 mol,最终的溶液中溶质为硫酸亚铁,所以n(Fe2+)= mol=0.2 mol,原混合溶液中:c()+c()= mol·L-1+ mol·L-1=1.2 mol·L-1,B、C错误;由反应①可知,n(NO)=0.1 mol,由反应③可知,n(H2)=0.05 mol,则n(气体)=0.15 mol,气体的总体积为3.36 L(标准状况下),D错误。
16.答案　(除标注外,每空2分)
(1)1∶2(1分)　Cl2(1分)
(2)5TiO2+6C+10Cl25TiCl4+2CO+4CO2
(3)随着温度升高,CO2与C发生反应C+CO22CO
(4)TiCl4+2MgTi+2MgCl2　防止高温条件下镁、钛与空气中的氧气等发生反应
解析　(1)根据尾气中每产生28 g CO的同时生成88 g CO2,可知生成CO、CO2的物质的量之比为1∶2;在沸腾氯化过程中氯元素的化合价降低,即Cl2是氧化剂。(2)结合尾气中n(CO)∶n(CO2)=1∶2,根据图示转化生成TiCl4,可写出TiO2与C、Cl2反应的化学方程式为5TiO2+6C+10Cl25TiCl4+2CO+4CO2。(3)随着温度升高,尾气中CO的含量升高是因为CO2与C发生反应C+CO22CO。(4)Mg冶炼Ti时发生置换反应,即TiCl4+2MgTi+2MgCl2;该过程要在Ar气体氛围中进行的原因是防止高温条件下镁、钛与空气中的氧气等发生反应。
17.答案　(除标注外,每空2分)
(1)氧化(1分)
(2)①Fe3+(1分)　②溶液的紫色褪去　③Fe+2Fe3+ 3Fe2+
(3)①生成白色沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色
②FeCO3(1分)　③4FeCO3+O2+6H2O 4Fe(OH)3+4CO2
解析　(1)Fe2+具有还原性,长期放置的FeSO4溶液易被溶液中溶解的氧气氧化生成Fe3+。
(2)①KSCN溶液常用于检验Fe3+,取少量检测液于试管中,向其中滴加几滴KSCN溶液,溶液变红说明溶液中含有Fe3+;②向检测液中滴加几滴酸性KMnO4溶液,Mn被Fe2+还原,溶液紫色会褪去,所以当溶液紫色褪去说明含有Fe2+;③加入铁粉,Fe还原Fe3+生成Fe2+,离子方程式为Fe+2Fe3+ 3Fe2+。
(3)①FeSO4和NaOH溶液反应生成Fe(OH)2白色沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成Fe(OH)3红褐色沉淀。②操作ⅰ:取Ⅱ中白色沉淀加入稀硫酸,沉淀完全溶解,产生无色气泡,则气体为CO2,白色沉淀应为碳酸盐;操作ⅱ:向操作ⅰ所得溶液中滴入KSCN溶液,溶液不变红,则表明溶液中不含有Fe3+;操作ⅲ:向操作ⅱ得到的溶液中再滴入少量H2O2溶液,溶液立即变为红色,则表明溶液中含有Fe2+,故实验Ⅱ中生成的白色沉淀为FeCO3。③FeCO3在空气中久置最终也变为红褐色,说明FeCO3和空气中氧气、水反应生成红褐色的Fe(OH)3,化学方程式为4FeCO3+O2+6H2O 4Fe(OH)3+4CO2。
18.答案　(每空2分)
(1)①点燃肥皂泡,有轻微爆鸣声
②3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
(2)①Fe3+、Fe2+
②2Fe3++Fe3Fe2+
③先有白色沉淀生成,白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色
④4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3
解析　铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气;试管A中冷却后的固体中含有Fe3O4,可能含有未反应完的Fe。
(1)①点燃肥皂泡,有轻微爆鸣声,证明生成的气体是氢气。
②铁和水蒸气在高温条件下反应的化学方程式是3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2。
(2)①甲同学:试管C中加入KSCN溶液,溶液变为血红色说明溶液M中含有Fe3+;试管D中加入氢氧化钠溶液,有红褐色和灰绿色沉淀生成,最终全部变为红褐色,说明溶液M中含有Fe2+,则溶液M中存在的金属阳离子有Fe3+、Fe2+。
②乙同学:试管B中固体全部溶解,同时有大量气泡产生,说明固体中含有铁,加入KSCN溶液,试管C中溶液没有变为血红色,说明Fe3+被Fe还原为Fe2+,反应的离子方程式为2Fe3++Fe3Fe2+。
③乙同学的试管D中溶液含Fe2+,不含Fe3+,加入氢氧化钠溶液,试管D中实验现象是先有白色沉淀生成,白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色。
④Fe(OH)2被氧气氧化,化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3。
19.答案　(每空2分)
(1)2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑
(2)97
(3)偏大
(4)冷却至室温再读数　读数时,使B、C中液面相平
解析　(1)Al和NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]和H2,化学方程式为2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑。(2)该合金中含镁3%~5%,其中铝的最大质量为5.4 g×(1-3%)=5.238 g,即n(Al)≤5.238 g÷27 g· mol-1=0.194 mol,根据关系式Al~NaOH,可知为保证合金充分反应,加入NaOH溶液的体积不小于0.194 mol÷2.0 mol·L-1=0.097 L=97 mL。(3)未洗涤固体,则称得固体质量比实际Mg的质量大,最终测得镁的质量分数偏大。(4)该反应是放热反应,且读数时要保证内部气压和大气压相等,故需要冷却至室温,调整B、C中液面相平后再读数。
20.答案　(每空2分)
(1)①Fe2O3+3H2SO4 Fe2(SO4)3+3H2O
②H2　取少量清液于试管中,滴加几滴KSCN溶液,观察溶液是否变为血红色
(2)①氨水-NH4HCO3混合溶液　Fe2++NH3·H2O+HC FeCO3↓+N+H2O
②取最后一次洗涤液少许置于试管中,加入盐酸酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀生成,说明沉淀洗涤干净
解析　制备软磁性材料α-Fe2O3的过程为烧渣经酸浸、还原、除杂、结晶等流程制得绿矾,绿矾溶于水得到硫酸亚铁溶液,向硫酸亚铁溶液中加入氨水-NH4HCO3混合溶液反应,过滤,制得碳酸亚铁,碳酸亚铁在一定温度下受热分解制得α-Fe2O3。
(1)①烧渣酸浸时氧化铁与稀硫酸反应生成硫酸铁和水,反应的化学方程式为Fe2O3+3H2SO4 Fe2(SO4)3+3H2O。
②向“酸浸”后的溶液中加入过量铁粉,溶液中Fe3+与铁粉反应生成Fe2+,过量的铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,所以还原过程中除生成Fe2+外,还有氢气生成;当溶液中的Fe3+完全反应时,滴入KSCN溶液,溶液不会变为血红色,则检验Fe3+是否完全反应的操作为取少量清液于试管中,向其中滴加几滴KSCN溶液,观察溶液是否变为血红色。
(2)①为防止Fe2+与过量氨水反应生成Fe(OH)2沉淀,制备碳酸亚铁沉淀时,应将氨水-NH4HCO3混合溶液缓慢加入硫酸亚铁溶液中,则分液漏斗中的溶液是氨水-NH4HCO3混合溶液,反应的离子方程式为Fe2++NH3·H2O+HC FeCO3↓+N+H2O。
②硫酸亚铁溶液与氨水-NH4HCO3混合溶液反应制得的碳酸亚铁表面会附有可溶的硫酸铵杂质,则检验碳酸亚铁沉淀是否洗涤干净可以通过检验洗涤液中是否存在S,检验方法为取最后一次洗涤液少许置于试管中,加入盐酸酸化的氯化钡溶液,若无白色沉淀生成,说明沉淀洗涤干净。
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