人教【新课标】高中化学一轮复习：专题5常见的金属元素解析版

这是一份人教【新课标】高中化学一轮复习：专题5常见的金属元素解析版，共9页。试卷主要包含了单选题，综合题，推断题等内容，欢迎下载使用。

人教【新课标】高中化学一轮复习：专题5常见的金属元素
一、单选题
1．下列金属中，通常用电解法冶炼的是（　　）
A．Fe B．Mg C．Hg D．Ag
【答案】B
【知识点】金属冶炼的一般原理
【解析】【解答】A．铁是较活泼金属，通常用热还原法冶炼，故A不符合题意；
B．镁是活泼金属，通常用电解法冶炼，故B符合题意；
C．汞是不活泼金属，通常用热分解法冶炼，故C不符合题意；
D．银是不活泼金属，通常用热分解法冶炼，故D不符合题意；
故答案为：B。

【分析】 电解法应用在不能用还原法、置换法冶炼生成单质的活泼金属（如钠、钙、钾、镁等）和需要提纯精炼的金属（如精炼铝、镀铜等）。
2．宝鸡是青铜器的故乡，青铜是我国较早使用的金属材料，下列与铜有关的说法正确的是（　　）
A．青铜的主要成分为铜、锌合金，博物馆中贵重青铜器常放在银质托盘上
B．铜的氧化物有CuO和Cu2O，它们在稀硫酸中反应原理相同
C．《本草纲目》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．《淮南万毕术》中记载“曾青得铁则化为铜”，是古代湿法炼铜的方法，胆矾可作为湿法炼铜的原料
【答案】D
【知识点】金属冶炼的一般原理；铜及其化合物
【解析】【解答】A．将青铜器放在银质托盘上，青铜器容易生成铜绿，A不符合题意；
B．Cu2O 在稀硫酸中发生歧化反应：Cu2O + H2SO4 = Cu + CuSO4 + H2O，CuO在稀硫酸中发生反应，化合价无变化，故原理不同，B不符合题意；
C．铜青是碱式碳酸铜，和青铜不是一种物质，C不符合题意；
D．湿法炼铜利用单质铁置换出铜，故胆矾可用作原料，D符合题意；
故答案为：D。

【分析】湿法炼铜：Fe+CuSO4═FeSO4+Cu
3．下列有关物质的性质与用途不具有对应关系的是（　　）
A．单质铝能导电，可用于制作导线
B．熔点很高，可用于冶炼金属铝
C．有弱碱性，可用于治疗胃酸过多
D．明矾能水解形成胶体，可用于净水
【答案】B
【知识点】常见金属元素的单质及其化合物的综合应用
【解析】【解答】A．金属铝具有良好的导电性，可以导电，可用于制作导线，故A不符合题意；
B．熔点很高，不易熔化，可用作耐高温材料，氧化铝用于冶炼金属铝是因为其熔融状态下可以电离，故B符合题意；
C．有弱碱性，可以与酸反应，且没有腐蚀性，可用于治疗胃酸过多，故C不符合题意；
D．明矾溶于水电离出的铝离子能水解生成氢氧化铝胶体，可以吸附水中的悬浮物，可用于净水，故D不符合题意；
故答案为：B

【分析】A.单质铝具有导电性，可作导线；
B.氧化铝熔点高，可作耐高温材料；
C.氢氧化铝具有弱碱性，可与盐酸反应；
D.明矾水解生成氢氧化铝胶体，可用于净水 。
4．下列冶炼方法中，不能将化合物中的金属元素还原为金属单质的是（　　）
A．加热氧化铝 B．加热氧化汞
C．电解熔融氯化钠 D．氢气还原氧化铁
【答案】A
【知识点】金属冶炼的一般原理
【解析】【解答】A. 三氧化二铝熔点很高，受热不分解，通常用电解氧化铝法制备铝，A项符合题意；
B.加热氧化汞得到汞和氧气，B项不符合题意；
C.电解熔融氯化钠得到金属钠和氯气，C项不符合题意；
D.氢气还原氧化铁得到铁单质和水，D项不符合题意；
故答案为：A。

【分析】常见的冶炼方法有：1．还原法：金属氧化物（与还原剂共热）；2．置换法：金属盐溶液（加入活泼金属）；此外还有电解法和热分解法等。
5．下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是（　　）
A．2HgO2Hg+O2↑ B．4Al+3MnO22Al2O3+3Mn
C．2MgO2Mg+O2↑ D．4CO+Fe3O4 3Fe+4CO2
【答案】C
【知识点】金属冶炼的一般原理
【解析】【解答】A．汞的性质不活泼，工业上采用热分解法制取，A不符合题意；
B．锰是难熔的金属，可利用铝热反应制取活动性比铝弱的金属锰，B不符合题意；
C．镁是活泼金属，应采用电解熔融氯化镁的方法制取，氧化镁的熔点太高，消耗较多能量，C符合题意；
D．该反应中四氧化三铁被CO还原，属于热还原法，铁性质较活泼，工业上常采用热还原法制取，D不符合题意；
故答案为：C

【分析】金属的性质不同，活泼性不同，冶炼的方法不同，根据金属活动性强弱，可采用热还原法、电解法、热分解法等冶炼方法；
热分解法：对于不活泼金属，可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来，例如：2HgO2Hg+O2↑；
热还原法：在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属，通常是用还原剂(C、 CO、 H2、活泼金属等)将金属从其化合物中还原出来，例如：Fe2O3+3CO2Al2O3+ 2Fe+CO2↑
电解法：活泼金属较难用还原剂还原，通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属，例如：
2Al2O34Al+3O2↑
利用铝热反应原理还原： V、Cr、 Mn、W等高熔点金属可利用铝热反应产生的高温来冶炼。

6．钠及其化合物的转化关系如下，下列分析正确的是（　　）
A．和发生反应①转移电子
B．反应⑤和反应⑥都可说明属于碱性氧化物
C．反应⑥中只体现氧化性
D．上述转化中发生的反应有分解反应、化合反应、置换反应
【答案】D
【知识点】化学基本反应类型；钠的化学性质；钠的重要化合物；氧化还原反应的电子转移数目计算
【解析】【解答】A.和发生反应①时，Na由0价升高到+1价，所以转移电子，A不符合题意；
B. 反应⑤生成NaOH的同时，有O2生成，反应⑥在生成Na2CO3的同时，也有O2生成，两反应都可说明 不属于碱性氧化物，B不符合题意；
C. 反应⑥中， 中的O元素一部分由-1价升高到0价，一部分由-1价降低到-2价， 既体现氧化性又体现还原性，C不符合题意；
D. 上述转化中，④、①、②分别发生分解反应、化合反应、置换反应，D符合题意；
故答案为：D。

【分析】A.反应①中钠元素的化合价由0升为+1，则1mol Na转移1mol电子。计算反应中转移电子数时，要以某一变价（升价或降价）元素的化合价变化为参照。
B. 碱性氧化物是指与水反应只生成碱，或与酸反应只生成盐和水的氧化物。而反应⑤、⑥还生成了别的物质。
C. Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2，Na2O2中氧元素的化合价部分由-1降到-2，部分由-1升到0，说明Na2O2既有氧化性又有还原性。注意Na2O2与CO2反应还会生成O2。
D.根据反应类型的特点进行解答。分解反应的特点是“一变多”，化合反应的特点是“多变一”，置换反应的特点是“A+BC＝B+AC”（A、B均是单质，BC、AC均是化合物）。
7．根据下列实验操作，判断现象及结论均正确的是（　　）
选项
实验操作
现象
结论
A
向某溶液中先加入几滴KSCN溶液，再通入氯气
开始无明显现象，后溶液变红
溶液中一定含Fe2+，一定不含Fe3+
B
向BaCl2 溶液中通入SO2气体
有白色沉淀生成
该白色沉淀为BaSO3
C
常温下，测定等物质的量浓度的Na2CO3和Na2SO3溶液的pH
前者pH比后者的大
非金属性： S>C
D
在火焰上灼烧搅拌过某无色溶液的铂丝
火焰出现黄色
该溶液一定是钠盐溶液
A．A B．B C．C D．D
【答案】A
【知识点】盐类水解的原理；焰色反应；二价铁离子和三价铁离子的检验
【解析】【解答】A．Fe2+能被氯气氧化为Fe3+，Fe3+遇KSCN溶液变红，向某溶液中先加入几滴KSCN溶液，无现象，再通入氯气，溶液变红，说明溶液中一定含Fe2+，一定不含Fe3+，故A符合题意；
B．二氧化硫和氯化钡不反应，向BaCl2 溶液中通入SO2气体，没有现象，故B不符合题意；
C．根据最高价含氧酸的酸性判断非金属性，H2SO3不是S的最高价含氧酸，所以不能证明非金属性S>C，故C不符合题意；
D．在火焰上灼烧搅拌过某无色溶液的铂丝，火焰出现黄色，说明该溶液一定含有Na+，可能是钠盐或氢氧化钠，故D不符合题意；
故答案为：A。

【分析】B.若有亚硫酸钡生成，将违背强酸制备弱酸，故该反应不能发生
C.比较非金属强弱可以用最高价含氧酸酸性进行比较
D.焰色反应先黄色，只能说明溶液含有钠元素
8．下列说法正确的是（　　）
A．钠的化合物都是白色固体
B．焰色试验火焰呈黄色的肯定是钠盐
C．将氧化钠在氧气中加热不可能转化为过氧化钠
D．等质量固体分别与足量等浓度的盐酸反应，前者消耗的盐酸多
【答案】D
【知识点】钠的化学性质；钠的重要化合物；焰色反应；钠的氧化物
【解析】【解答】A．钠的化合物中过氧化钠是淡黄色，故A不符合题意；
B．焰色试验火焰呈黄色的肯定是含钠元素的物质，不一定是钠盐，故B不符合题意；
C．将氧化钠在氧气中加热反应生成过氧化钠，故C不符合题意；
D．根据 、 ，等质量 固体分别与足量等浓度的盐酸反应，两者消耗的盐酸物质的量 、 ，则前者消耗的盐酸多，故D符合题意。
故答案为：D。

【分析】A.钠的化合物中，过氧化钠为淡黄色固体；
B.焰色试验是元素的性质；
C.将氧化钠在氧气中加热转化为过氧化钠；
D.利用 下可计算物质的量，根据、，因酸足量，利用1molNa2CO3消耗2molHCl，1molNaHCO3消耗1molHCl。


9．将Na、Mg、Al各0.3mol分别放入100mL、1mol/L的HCl中，同温同压下产生的气体的体积比是（　　）
A．3：1：1 B．6：3：2 C．1：2：3 D．1：1：1
【答案】A
【知识点】钠的化学性质；镁的化学性质；铝的化学性质；有关混合物反应的计算
【解析】【解答】钠和稀盐酸、水都反应，镁和铝分别与稀盐酸反应方程式为Mg+2HCl=MgCl2+H2↑、2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑，0.3molMg、Al完全反应需要盐酸的物质的量分别是0.6mol、0.9mol，实际上n（HCl）=1mol/L×0.1L=0.1mol，所以镁和铝都剩余，根据2Na～H2↑可知，0.3molNa完全反应，生成氢气的物质的量=0.3mol× =0.15mol，镁和铝都剩余，所以二者与酸反应生成氢气的量相等，生成根据氢原子守恒得生成氢气的量= =0.05mol，所以同温同压下产生的气体的物质的量之比=0.15mol：0.05mol：0.05mol=3：1：1，故A符合题意。
故答案为：A。
【分析】解决此题的关键是明确钠的化学性质，钠性质非常活泼，可以与水反应置换出氢气，所以当钠与盐溶液反应时，通常先考虑钠与水反应，生成的氢氧化钠再与盐反应。
10．把Ba(OH)2溶液滴入明矾（KAl(SO4)2）溶液中，使SO 全部转化成BaSO4沉淀，此时铝元素的主要存在形式是（　　）
A．Al3+ B．Al(OH)3
C．Al3+和Al(OH)3 D．AlO
【答案】D
【知识点】铝的化学性质
【解析】【解答】明矾的化学式为KAl(SO4)2•12H2O，设明矾为1mol，则溶液中含有1molAl3+，2molSO42-，由反应SO42-+Ba2+=BaSO4↓可知，使SO42-全部转化成BaSO4沉淀，需要2molBa(OH)2，则加入4molOH-，则发生Al3++4OH-=AlO2-+2H2O，所以最后溶液中存在AlO2-。
故答案为：D。
【分析】设硫酸铝钾的物质的量为1mol，然后分别计算出铝离子、硫酸根离子的物质的量，根据硫酸根离子的物质的量得出“SO42-全部转化成BaSO4沉淀”时需要消耗氢氧化钡的物质的量，从而得出氢氧化钡提供的氢氧根离子的物质的量，最后判断反应产物。
11．将一定质量的镁铝混合物投入200 mL稀硫酸中，固体全部溶解后，向所得溶液中逐滴加入 NaOH 溶液，生成沉淀的物质的量与加入的 NaOH 溶液体积的变化关系如图所示。则下列说法错误的是（　　）
A．镁和铝的总质量为9 g
B．生成的氢气在标准状况下的体积为11.2 L
C．最初20 mL NaOH溶液用于中和过量的硫酸
D．氢氧化钠溶液的物质的量浓度为5 mol·L-1
【答案】B
【知识点】镁的化学性质；铝的化学性质；镁、铝的重要化合物
【解析】【解答】A．由元素守恒可知n(Al)=n[Al(OH)3]=0.2mol，n(Mg)=n[Mg(OH)2]=0.15mol，则镁和铝的总质量为0.2mol×27g/mol+0.15mol×24g/mol=9g，A不符合题意；
B．由A中可知n(Al)=0.2mol，n(Mg)=0.15mol，根据电子转移守恒可知2n(H2)=3n(Al)+2n(Mg)=3×0.2mol+2×0.15mol=0.9mol，所以n(H2)=0.45mol，氢气体积为0.45mol×22.4mol/L=10.08L，B符合题意；
C．由图象可知，从开始至加入NaOH溶液20mL，没有沉淀生成，说明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后硫酸有剩余，此时发生的反应为H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O，C不符合题意；
D．根据以上分析可知氢氧化钠溶液的物质的量浓度为5 mol·L-1，D不符合题意；
故答案为：B。

【分析】A．利用元素守恒计算；
B．根据电子转移守恒计算；
C．利用反应过程中物质的用量分析；
D．利用“终态产物”计算。
12．将一定质量的镁铝合金投入一定体积10 mol·L-1的盐酸中，固体全部溶解后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的质量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示。若不考虑金属和盐酸反应时HCl的挥发，则下列说法错误的是（　　）
A．该镁铝合金中铝的质量为5.4 g
B．所用NaOH物质的量浓度为4.5 mol·L-1
C．反应中沉淀的物质的量最多时为0.35 mol
D．溶解合金所用盐酸的体积为100 mL
【答案】B
【知识点】镁的化学性质；铝的化学性质；镁、铝的重要化合物；两性氧化物和两性氢氧化物
【解析】【解答】A．根据图像可知生成的氢氧化铝的质量是24.3g－8.7g＝15.6g，物质的量是15.6g÷78g/mol＝0.2mol，根据铝原子守恒可知该镁铝合金中铝的质量为0.2mol×27g/mol＝5.4 g，A不符合题意；
B．溶解0.2mol氢氧化铝消耗氢氧化钠溶液是40mL，根据方程式NaOH+Al(OH)3=NaAlO2+2H2O可知消耗氢氧化钠的物质的量是0.2mol，则所用NaOH物质的量浓度为0.2mol÷0.04L＝5 mol·L-1，B符合题意；
C．氢氧化镁的质量是8.7g，物质的量是8.7g÷58g/mol＝0.15mol，则反应中沉淀的物质的量最多时为0.15mol+0.2mol＝0.35 mol，C不符合题意；
D．当开始产生沉淀时溶液中的溶质是氯化镁、氯化铝和氯化钠，溶液中氯离子的物质的量是0.15mol×2+0.2mol×3+0.02L×5mol/L＝1.0mol，则溶解合金所用盐酸的体积为1mol÷10mol/L＝0.1L＝100 mL，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】从图象可知，从开始至加入NaOH溶液20mL，没有沉淀生成，说明原溶液中盐酸溶解Mg、Al后有剩余，此时发生的反应为HCl+NaOH=NaCl+H2O，当V(NaOH)=200mL时，沉淀量最大，此时为Mg(OH)2和Al(OH)3；当V(NaOH)=240mL时，沉淀不再减少，此时全部为Mg(OH)2。从200mL到240mL，NaOH溶解Al(OH)3：NaOH+Al(OH)3=NaAlO2+2H2O，根据各阶段各物质的量进行计算和判断。
13．由工业废渣(主要含Fe、Si、Al等的氧化物)制取聚合硫酸铁铝净水剂的流程如下：
下列有关说法不正确的是（　　）
A．“浸取”时先将废渣粉碎并不断搅拌，有利于提高铁、铝元素浸取率
B．与稀硫酸反应的离子方程式为
C．“过滤”前用检验浸取液中是否存在的反应是氧化还原反应
D．聚合硫酸铁铝水解形成的胶体具有吸附作用
【答案】C
【知识点】氧化还原反应；二价铁离子和三价铁离子的检验；制备实验方案的设计；离子方程式的书写
【解析】【解答】A．将废渣粉碎并不断搅拌，可以增大接触面积、加快反应速率，充分反应，有利于提高铁、铝浸取率，A不符合题意；
B．Al2O3与稀硫酸反应生成硫酸铝和水，离子方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O，B不符合题意；
C．用 检验浸取液中是否存在 的反应：铁氰化钾｛ ｝与 发生反应产生蓝色沉淀： ，反应中元素化合价不变，不是氧化还原反应，C符合题意；
D．聚合硫酸铁铝水解可以生成氢氧化铝和氢氧化铁胶体，胶体表面积较大，具有吸附作用，D不符合题意；
故答案为：C。

【分析】稀硫酸有酸性，H2O2有氧化性，铁、铝均能与酸反应，且H2O2能把反应后的Fe2+氧化为Fe3+，Si不参与反应，所以废渣经浸取过滤后得到的滤渣是Si，滤液是Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3。
A.粉碎废渣利于增大其接触面积，使反应更充分。
B.注意氧化物不可拆，电荷、原子个数要守恒。
C.氧化还原反应的本质是元素化合价有升降。
D.聚合硫酸铁铝中的Fe3+、Al 3+能水解形成相应胶体。
14．利用废铝箔(主要成分为 ，含少量 、 等)制明矾 的一种工艺流程如图：
下列说法错误的是（　　）
A．①中生成了 ：
B．操作 是过滤，以除去难溶于 溶液的杂质
C．②③中加入稀硫酸的作用均是除去杂质
D．由④可知，室温下明矾的溶解度小于 和 的溶解度
【答案】C
【知识点】常见金属元素的单质及其化合物的综合应用；物质的分离与提纯；制备实验方案的设计
【解析】【解答】A．Al具有两性，能与强碱反应，化学方程式为： ，故A不符合题意；
B．Mg、Fe不与NaOH反应，则操作 是过滤，以除去难溶于 溶液的杂质，故B不符合题意；
C．②中加入稀硫酸的作用是调节pH使Al3+转为Al(OH)3沉淀，③中是为了溶解Al(OH)3沉淀同时引入硫酸根，两者作用不同，故C符合题意；
D．④是根据溶解度差异来制取明矾，即室温下明矾的溶解度小于Al2(SO4)3和K2SO4的溶解度，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】Al有两性，能与NaOH溶液反应生成NaAlO2溶于水，而Mg、Fe不反应，以单质固体形式除去，则操作a是过滤，再加稀硫酸调节pH析出Al(OH)3沉淀，过滤固体，继续向纯固体中加入适量稀硫酸得到Al2(SO4)3溶液，最后加饱和K2SO4溶液结晶得到溶解度更小的明矾。
15．用黄铜灰渣(含有Cu、Zn、CuO、ZnO及少量FeO、Fe2O3)生产晶体Cu(NO3)2·3H2O的流程如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．“浸取”时使用浓硫酸可加快反应速率
B．滤液II中一定含Zn2+、Fe2+、SO离子
C．若制得纯度较高的Cu(NO3)2·3H2O，反应中所加Zn需过量
D．将Cu(NO3)2溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到Cu(NO3)2·3H2O
【答案】B
【知识点】常见金属元素的单质及其化合物的综合应用
【解析】【解答】A．浓硫酸中氢离子浓度小，“浸取”时使用浓硫酸不能加快反应速率，故A不符合题意；
B．加入适量的锌粉，把Cu2+还原为Cu，所以滤液II中一定含Zn2+、Fe2+、SO 离子，故B符合题意；
C．若反应Ⅰ中加入过量的Zn，得到的固体中Cu中含有Zn、Fe杂质，产品Cu(NO3)2·3H2O中含有硝酸锌、硝酸铁，故C不符合题意；
D．Cu2+会水解，故在蒸发Cu(NO3)2溶液时，要加硝酸抑制Cu2+水解，再冷却结晶，故D不符合题意；
故答案为：B。

【分析】A.浓硫酸浓几乎不电离，硫酸中氢离子浓度小；
B.分析流程可知，滤渣1是铜，滤液1中也有铜离子，加入锌粉把铜离子还原为铜，所以滤液2中一定有Zn2+、Fe2+、SO42-；
C.锌粉过量，又将会置换除铁；
D.硝酸具有挥发性，直接加热蒸发浓缩，铜离子水解 程度增大.
16．金属材料的发展极大地促进了人类社会的文明程度。如图是两种金属及其化合物的转化关系。下列说法错误的是（　　）
A．根据反应③可知氧化性：Fe3＋>H2O2
B．向X溶液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀
C．反应③中稀硫酸仅表现酸性
D．反应①的离子方程式为Cu＋H2O2＋2H＋=Cu2＋＋2H2O
【答案】A
【知识点】常见金属元素的单质及其化合物的综合应用；无机物的推断
【解析】【解答】A．由分析可知，反应③的离子方程式为：2Fe2++2H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，可知氧化性：H2O2 > Fe3＋，A符合题意；
B．由分析可知，X溶液中含有Fe2+，故向X溶液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀，B不符合题意；
C．根据反应③的离子方程式为：2Fe2++2H2O2+2H+=2Fe3++2H2O可知反应③中稀硫酸仅表现酸性，C不符合题意；
D．由分析可知，反应①的离子方程式为Cu＋H2O2＋2H＋=Cu2＋＋2H2O，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】由题干中两种金属及其化合物的转化关系图分析可知，物质M为Cu，E为Fe，X为FeSO4，Y为Fe2(SO4)3,W为Fe(SCN)3，Z为Fe(OH)3，据此分析解题。
二、综合题
17．为探索工业废料的再利用，某化学兴趣小组设计了如下实验流程，用含有铝、铁和铜的合金废料制取氯化铝、绿矾晶体( FeSO4·7H2O)并回收铜。
请回答下列问题：
（1）步骤I的离子反应方程式为　 　。
（2）试剂X是　 　。(填名称)
（3）步骤I、II、III中均需进行的实验操作是　 　。
（4）步骤II的化学方程式为　 　。
（5）固体F是　 　( 填化学式)。
（6）某研究性学习小组为测定溶液E (有少量已变质)的组成，进行了如下实验：
①取少量待测溶液，加入适量淀粉KI溶液，溶液变为蓝色，该反应的离子方程式为　 　，说明FeSO4溶液已变质。
②取50.0mL待测溶液，加入足量盐酸酸化的的BaCl2溶液，得23.3 g白色沉淀，则溶液中c(SO)=　 　。
【答案】（1）2Al+ 2OH- +2H2O= 2AlO +3H2↑
（2）稀硫酸
（3）过滤
（4）NaAlO2 +CO2 + 2H2O= Al(OH)3↓ + NaHCO3
（5）Cu
（6）2Fe3++2I- =2Fe2++I2；2mol/L
【知识点】常见金属元素的单质及其化合物的综合应用；无机物的推断
【解析】【解答】(1)步骤I反应为铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，；
(2)由分析可知，试剂X是稀硫酸，稀硫酸和铁反应生成硫酸亚铁；
(3)步骤I、II、III均为分离固液的操作，故需进行的实验操作是过滤；
(4)步骤II为偏铝酸钠和二氧化碳和水生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠的反应，化学方程式为NaAlO2 +CO2 + 2H2O= Al(OH)3↓ + NaHCO3；
(5)固体B中铜和稀硫酸不反应，铁反应后剩余铜单质，故固体F是铜Cu；
(6)①加入适量淀粉KI溶液，溶液变为蓝色，说明生成了碘单质，该反应为铁离子和碘离子发生氧化还原反应生成碘单质，2Fe3++2I- =2Fe2++I2，说明FeSO4溶液已变质；
②生成BaSO4的物质的量为，根据反应关系可知，SOBa2+， n(SO)=0.1mol，则c(SO)=2mol/L。

【分析】（1）工艺流程题，追踪元素可知 步骤I 是为了分离Al，离子方程式为 2Al+ 2OH- +2H2O= 2AlO +3H2↑ ；
（2）试剂X可以和铁反应生成硫酸亚铁，但不可以和铜反应，所以X是稀硫酸；
（3） 步骤I、II、III 都涉及固液分离，需要过滤；
（4）溶液A是偏铝酸钠溶液，通入过量CO2，发生反应 NaAlO2 +CO2 + 2H2O= Al(OH)3↓ + NaHCO3；
（6） ① Fe3+的氧化性大于I2，反应的离子方程式为2Fe3++2I- =2Fe2++I2；
② 根据BaSO4的质量为23.3g，算出硫酸根的物质的量，在求出物质的量浓度。

18．榴石矿石可以看作由CaO、FeO、Fe2O3、Al2O3、SiO2组成。工业上对其进行综合利用的流程如图：
（1）步骤①中加快反应速率的措施有　 　(填一种)。
（2）溶液Ⅰ中除了Ca2+外，还含有的金属阳离子有　 　。
（3）鼓入空气并充分搅拌的目的是　 　。
（4）工业上制取Al的反应方程式为　 　。
（5）试设计实验证明榴石矿中含有FeO(试剂任选，说明实验操作与现象)　 　。
【答案】（1）将矿石粉碎、研磨矿石、充分搅拌、适当升高反应的温度、适当增大盐酸浓度等
（2）Al3+、Fe3+、Fe2+
（3）使其中的Fe(OH)2全部转化为Fe(OH)3
（4）2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑
（5）取矿石少许，研细，加稀硫酸充分反应后，向其中滴加酸性高锰酸钾溶液，若溶液紫色褪去，证明矿石中含有FeO
【知识点】化学反应速率的影响因素；金属冶炼的一般原理；常见金属元素的单质及其化合物的综合应用
【解析】【解答】榴石矿石可以看作CaO、FeO、Fe2O3、Al2O3、SiO2组成，加入盐酸溶解过滤得到滤液中含氯化钙、氯化亚铁、氯化铁、氯化铝、盐酸，固体为SiO2，溶液中加入氢氧化钠反应生成氢氧化铁、氢氧化亚铁、氢氧化铝，过滤得到沉淀物A。加入过量氢氧化钠并通入空气，氧化氢氧化亚铁生成沉淀物氢氧化铁(B)，溶液Ⅱ为偏铝酸钠溶液，通入过量二氧化碳生成氢氧化铝沉淀，加热分解生成氧化铝。
(1)步骤①中加快反应速率的措施有将矿石粉碎、研磨矿石、充分搅拌、适当升高反应的温度、适当增大盐酸浓度等；
(2)矿石中的FeO、Fe2O3、Al2O3也能被盐酸溶解，则溶液Ⅰ除去钙离子，含有阳离子Fe2+、Fe3+、Al3+；
(3)鼓入空气充分搅拌是为了使其中的Fe(OH)2全部转化为Fe(OH)3；
(4)Al是活泼金属，冶炼方法是电解法，则制取Al的反应方程式为2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑；
(5)证明榴石矿中含有FeO的方法是取矿石少许，研细，加稀硫酸充分反应后，向其中滴加酸性高锰酸钾溶液，若溶液紫色褪去，证明矿石中含有FeO。

【分析】榴石矿石中加入盐酸，只有SiO2不溶，滤液中含氯化钙、氯化亚铁、氯化铁、氯化铝、盐酸，滤液中加入氢氧化钠反应生成氢氧化铁、氢氧化亚铁、氢氧化铝，过滤得到沉淀物A。加入过量氢氧化钠并通入空气，氧化氢氧化亚铁生成沉淀物氢氧化铁(B)，溶液Ⅱ为偏铝酸钠溶液，通入过量二氧化碳生成氢氧化铝沉淀，加热分解生成氧化铝，据此解答。
19．我国某现代化铜冶炼厂排放的废水中含有较多的、、、和少量的，为了减少污染并变废为宝，该铜冶炼厂以该废水为原料制备硫酸钠、硫酸亚铁晶体()并回收金属铜，设计了如下流程(流程中加入的试剂均过量)。
已知：加入的试剂①为溶液。
回答下列问题：
（1）操作a的名称为　 　；溶液A中所含的溶质主要为　 　(填化学式)。
（2）加入的试剂③为　 　(填试剂名称)。
（3）检验溶液D中的金属阳离子的具体操作及现象为　 　，写出检验过程中属于氧化还原反应的离子方程式：　 　。
（4）若取2mL溶液G加入试管中，然后滴加氢氧化钠溶液，可观察到的现象为　 　，此现象中涉及的氧化还原反应的化学方程式为　 　。
【答案】（1）过滤；、NaOH
（2）稀硫酸
（3）取少量溶液D于试管中，加入两滴KSCN溶液，无明显现象，再滴加少量新制氯水，溶液变红，证明有；
（4）先产生白色沉淀，后白色沉淀变成灰绿色，最终变成红褐色；
【知识点】常见金属元素的单质及其化合物的综合应用；物质的分离与提纯；制备实验方案的设计；化学实验方案的评价
【解析】【解答】以该废水(含、、、和少量的)为原料，制备硫酸钠、硫酸亚铁晶体()并回收金属铜，结合流程可知，①为溶液，使、、转化为沉淀，操作a为过滤，则溶液A主要含有和过量的，固体B含Fe(OH)3、Fe(OH)2、Cu(OH)2，加入稀硫酸将沉淀溶解得溶液C，C中含Fe2(SO4)3、FeSO4、CuSO4；加入试剂②为Fe，将还原为，将还原为Cu，操作b为过滤，得到固体E为Cu和过量的Fe，加入试剂③为稀硫酸溶解Fe，操作c为过滤，得到固体F为Cu；溶液D和溶液G都为FeSO4溶液，合并后经操作d得到，则操作d为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。
（1）根据分析，操作a使固液分离，为过滤操作；溶液A中所含的溶质主要为和过量的，故答案为：过滤；、；
（2）加入试剂③为稀硫酸，用来溶解Fe，故答案为：稀硫酸；
（3）溶液D为FeSO4溶液，检验溶液FeSO4中的金属阳离子的具体操作及现象为：取少量溶液D于试管中，加入两滴溶液，无明显现象，再滴加少量新制氯水，溶液变红，证明有；检验过程中发生的氧化还原反应的离子方程式为2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-；故答案为：取少量溶液D于试管中，加入两滴溶液，无明显现象，再滴加少量新制氯水，溶液变红，证明有；2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-；
（4）溶液G为FeSO4溶液，滴加氢氧化钠溶液，可观察到的现象为先产生白色沉淀，后白色沉淀变成灰绿色，最终变成红褐色，此现象中发生的反应有：FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4，，涉及的氧化还原反应的化学方程式为：，故答案为：先产生白色沉淀，后白色沉淀变成灰绿色，最终变成红褐色；。

【分析】（1）固液分离用过滤，加入氢氧化钠之后，结合形成的沉淀即可找出溶液中的溶质
（2）试剂③是将过量的铁粉变为硫酸亚铁
（3）硫酸亚铁中含有亚铁离子，可先加硫氰化钾溶液，再加氯水即可，利用氯水氧化亚铁离子
（4）氢氧化亚铁是白色一段时间变为灰绿色，最终长时间放置变为红褐色，即可写出方程式
20．明矾[KAl(SO4)2·12H2O]在造纸等方面应用广泛。工业上以废易拉罐(主要成分为Al和Fe)为原料制备明矾的工艺流程如图：
已知：不同温度KAl(SO4)2·12H2O的溶解度：
温度/℃
0
10
20
30
40
60
80
90
KAl(SO4)2·12H2O/g
3.00
3.99
5.90
8.39
11.7
24.8
71.0
109
回答下列问题：
（1）“酸溶”中溶液中主要的金属离子有　 　、Fe2+、Fe3+。
（2）“转化”中Fe2+转化为Fe3+，反应的离子方程式为　 　。
（3）“调pH”约为3.7，滤渣②的主要成分是Fe(OH)3，“调pH”的目的是　 　。
（4）“沉铝”中加入NaHCO3目的是将Al3+转化为Al(OH)3，补全该反应的离子方程式　 　。
Al3++HCO=Al(OH)3↓+CO2↑
（5）“操作”包括　 　、　 　、过滤、洗涤、干燥可得到明矾晶体。
（6）某工厂用m1kg废易拉罐(含Al5.4%)制备KAl(SO4)2·12H2O(相对分子质量为474)，最终得到产品m2kg，产率为　 　。
【答案】（1）Al3+
（2）2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
（3）将溶液中的Fe3+转化为Fe(OH)3除去
（4）Al3++3HCO=Al(OH)3↓+3CO2↑
（5）蒸发浓缩；冷却结晶
（6）
【知识点】常见金属元素的单质及其化合物的综合应用
【解析】【解答】(1)“酸溶”时，铝与硫酸反应生成硫酸铝，因此还有Al3+。
(2)过氧化氢有氧化性，亚铁离子有还原性，两者发生氧化还原反应，离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O。
(3)滤渣②的主要成分是Fe(OH)3，因此“调pH”的目的是：将溶液中的Fe3+转化为Fe(OH)3除去。
(4)铝离子与碳酸氢根离子发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳，离子方程式为：Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑。
(5)将溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到明矾晶体。
(6)m1kg废易拉罐中含铝m1kg 0.054=0.054m1kg，所以理论上应该产生明矾 ，而实际产生m2kg，因此明矾的产率为 。

【分析】 （1）废易拉罐(主要成分为Al和Fe)，Al与硫酸反应生成硫酸铝；
（2）Fe2+转化为Fe3+ ，发生氧化反应，H2O2发生还原反应生成水，结合化学环境，物料守恒、电荷守恒配平方程式；
（3）调节pH都目的是为了除去Fe3+；
（4） 根据电荷守恒、物料守恒配平方程式；
（5）“操作”的目的是为了获得明矾，所以要蒸发浓缩、冷切结晶。
三、推断题
21．有一 无色溶液，除了水电离产生的离子外，可能还含有Fe3+、Al3+、Fe2+、Mg2+、Cu2+、NH、K+、CO、SO等离子中的几种，为分析其成分，取此溶液分别进行了四个实验，其操作和有关现象如图所示：
请你根据上述实验推断：
（1）实验①的名称是　 　。
（2）原溶液中除了水电离产生的离子外一定存在的阴离子有　 　，一定不存在的阳离子有Fe3+、Cu2+、　 　。
（3）实验②中发生反应的离子方程式为　 　。
（4）实验③中产生无色无味气体所发生反应的化学方程式为　 　。
（5）写出实验④中剩余沉淀的化学式：　 　。
（6）写出实验④中，沉淀溶解过程中所发生反应的离子方程式：　 　。
【答案】（1）焰色试验
（2）SO；Fe2+、NH
（3）
（4）
（5）
（6）
【知识点】焰色反应；常见金属元素的单质及其化合物的综合应用；探究物质的组成或测量物质的含量；离子方程式的书写
【解析】【解答】(1)根据焰色试验可确定原溶液中一定含有K+，实验①的名称是焰色试验；
(2)Al3+、Mg2+与CO 不能共存；根据实验④，加入过量氢氧化钠，有沉淀生成，沉淀部分溶解，说明一定含有Al3+、Mg2+，则一定不含CO ；根据实验②，加入氯化钡和稀盐酸生成白色沉淀，该沉淀一定是硫酸钡，所以原溶液中一定含有SO ；原溶液中除了水电离产生的离子外一定存在的阴离子有SO ；由溶液无色，可知一定不含Fe3+、Fe2+、Cu2+；加入Na2O2过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气，生产无色无味的气体，可知原溶液不含NH ；一定不存在的阳离子有Fe3+、Cu2+、Fe2+、NH ；
(3)实验②中，钡离子和硫酸根离子反应生成硫酸钡沉淀，发生反应的离子方程式为 ；
(4)实验③中，过氧化钠和水反应生成无色无味的氧气，发生反应的化学方程式为 ；
(5)镁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化镁沉淀、铝离子和过量氢氧根离子反应生成偏铝酸根离子，实验④中剩余沉淀是氢氧化镁，化学式为 ；
(6)实验④中，沉淀溶解过程中氢氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水，发生反应的离子方程式 。

【分析】（1）可通过焰色反应检验钾离子。钾元素的焰色反应呈紫色。
（2）根据无色溶液，说明原溶液中一定不含Fe2+、Fe3+、Cu2+。实验②可证明溶液中一定有SO42-；实验③中Na2O2与水反应产生NaOH和O2，根据实验现象可知，原溶液中一定不含NH4+；实验④可证明一定含有Al3+、Mg2+。由于CO32-与Al3+、Mg2+不共存，所以原溶液中一定不含CO32-。
（3）实验②中加入的稀盐酸可以排除CO32-，注意要求写离子方程式，产物中的沉淀要写箭头。
（4）注意要求写化学方程式，产物中的气体要用箭头标注。
（5）实验④中Mg2+、Al3+与OH-反应分别生成Mg(OH)2、Al(OH)3白色沉淀，Al(OH)3能与过量的OH-继续反应，所以最后剩余Mg(OH)2，注意要求写化学式。
（6）注意要求写离子方程式，Al(OH)3为难溶物，不能拆写。