2019届二轮复习 金属及其化合物 作业（全国通用） (1) 练习

金属及其化合物

一、单项选择题

1．下列错误的是

A. 蔗糖可作调味剂          B. 细铁粉可作食品抗氧剂

C. 双氧水可作消毒剂        D. 熟石灰可作食品干燥剂

答案：D

解析：蔗糖具有甜味，且对人体无害，因此蔗糖可以作调味剂，A正确； 细铁粉可以空气中氧气发生反应，防止食品被氧化变质，B正确；双氧水具有强氧化性，能消灭细菌和病毒，因此双氧水可作消毒剂，C正确；熟石灰不具有吸水性，不能作干燥剂，D错误。

2．下列除去杂质的方法不正确的是(　　)

A．镁粉中混有少量铝粉：加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥

B．用过量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋

C．用新制的生石灰，通过加热蒸馏，以除去乙醇中的少量水

D．Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量CO2后过滤

答案：B

解析：B项中Fe3＋(Al3＋)Fe(OH)3和Al(OH)3达不到除杂目的，可用Fe3＋(Al3＋)Fe(OH)3和NaAlO2Fe(OH)3Fe3＋。

3．常温下，下列各组物质中，Y既能与X反应又能与Z反应的是(　　)

A.①③ B．①④

C．②④ D．②③

答案：B

解析：本题考查元素化合物之间的转化。①中Al(OH)3是两性氢氧化物，既能与强酸反应又能与强碱反应；②SiO2是酸性氧化物，能与NaOH反应，但不能与浓盐酸反应；③N2性质比较稳定，常温下与O2和H2都不能反应；④中Cu在常温下可与二者反应，反应的化学方程式分别为：Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2、Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。

4．下列实验中，对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是（   ）

答案：D

解析：A、稀硝酸与过量的Fe分反应，则生成硝酸亚铁和NO气体、水，无铁离子生成，所以加入KSCN溶液后，不变红色，现象错误；B、Cu与硫酸铁发生氧化还原反应，生成硫酸铜和硫酸亚铁，无黑色固体出现，现象错误；C、铝在空气中加热生成氧化铝的熔点较高，所以内部熔化的铝不会滴落，现象错误；D、硫酸镁与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化镁沉淀（硫酸镁足量是关键信息），再加入硫酸铜，则生成氢氧化铜蓝色沉淀，沉淀的自发转化应该由溶解度小的向溶解度更小的沉淀转化，所以氢氧化铜的溶度积比氢氧化镁的溶度积小，正确，答案选D。

5．下列各组离子在相应的条件下可以大量共存的是(　　)

A．在碱性溶液中：CO、K＋、Cl－、Na＋

B．与铝粉反应放出氢气的无色溶液中：NO、Mg2＋、Na＋、HCO

C．在c(H＋)/c(OH－)＝1×10－12的溶液中：NH、Ca2＋、Cl－、K＋

D．在酸性溶液中：Fe2＋、Na＋、NO、Cl－

答案：A

解析：B项，与铝粉反应放出氢气的溶液可能呈酸性，也可能呈碱性，酸性条件下NO(H＋)与Al反应不产生氢气并且HCO与H＋不能大量共存，碱性条件下，Mg2＋和HCO不能大量存在，故不符合题意；C项，c(H＋)/c(OH－)＝10－12的溶液呈碱性，其中NH、Ca2＋不能大量存在；D项，酸性溶液中NO具有强氧化性，会将Fe2＋氧化为Fe3＋，故不可以大量共存。

6.水热法制备直径为1～100 nm的颗粒Y(化合物)，反应原理为3Fe2++2S2O+O2+aOH-=Y+S4+2H2O，下列说法中不正确的是(　　)

A.a=4

B.将Y均匀分散到水中形成的体系具有丁达尔效应

C.每有3 mol Fe2+参加反应，反应中转移的电子总数为5 mol

D.S2 O是还原剂

答案：C

解析：根据电荷守恒，6-4-a=-2，则a=4，再根据铁原子和氧原子守恒，可知Y为Fe3O4，A正确；Fe3O4颗粒直径在1～100 nm，将其均匀分散到水中形成的体系属于胶体，具有丁达尔效应，B正确；当3 mol Fe2+参加反应时，有1 mol O2反应，反应中只有O2中氧元素化合价由0价降低为-2价，所以转移电子数为4 mol，C错误；反应中铁和硫元素的化合价升高，被氧化，Fe2+、S2O是还原剂，D正确。

     7.下列离子在一定条件下能共存，且加入相应试剂后发生反应的离子方程式正确的是(　　)

答案：A

解析：Fe2+，NO，K+均不反应，能共存，加入稀硫酸发生反应3Fe2++NO+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O，故A正确；Fe3+与I-能发生氧化还原反应2Fe3++2I-=2Fe2++I2，则不能大量共存；I-与ClO-能发生氧化还原反应ClO-+2I-+H2O=Cl-+I2+2OH-，则不能大量共存，故B错误；Ba2+，HCO，Cl-均不反应，能共存，但加入氢氧化钠溶液后生成的碳酸根离子和钡离子反应生成沉淀，发生反应的离子方程式为Ba2++HCO+OH-=BaCO3↓+H2O，故C错误；Ag+，F-，NO均不反应能共存，但加入过量浓氨水，AgNO3+NH3·H2O=AgOH↓+NH4NO3，AgOH+2NH3·H2O=Ag(NH3)2OH+2H2O，总离子方程式为Ag++3NH3·H2O=Ag(NH3+OH-+ NH +2H2O，故D错误。

二、非选择题

8．软锰矿(主要成分MnO2，杂质金属元素Fe、Al、Mg等)的水悬浊液与烟气中SO2反应可制备MnSO4·H2O，反应的化学方程式为：MnO2＋SO2===MnSO4

(1)质量为17.40 g纯净MnO2最多能氧化________L(标准状况)SO2。

(2)已知：Ksp[Al(OH)3]＝1×10－33 ，Ksp[Fe(OH)3]＝3×10－39 ，pH＝7.1时Mn(OH)2开始沉淀。室温下，除去MnSO4溶液中的Fe3＋、Al3＋(使其浓度均小于1×10－6 mol·L－1 )，需调节溶液pH范围为______________。

(3)上图可以看出，从MnSO4和MgSO4混合溶液中结晶MnSO4·H2O晶体，需控制的结晶温度范围为________。

(4)准确称取0.171 0 g MnSO4·H2O 样品置于锥形瓶中，加入适量H3PO4和NH4NO3溶液，加热使Mn2＋ 全部氧化成Mn3＋ ，用c(Fe2＋)＝0.050 0 mol·L–1的标准溶液滴定至终点(滴定过程中Mn3＋被还原为Mn2＋)，消耗Fe2＋溶液20.00 mL。计算MnSO4·H2O样品的纯度(请给出计算过程)。

答案：(1)4.48

(2)5.0<pH<7.1

(3)高于60℃

(4)n(Fe2＋)＝0.050 0 mol·L－1×＝1.00×10－3mol

n(Mn2＋)＝n(Fe2＋)＝1.00×10－3mol

m(MnSO4·H2O)＝1.00×10－3mol×169 g·mol－1＝0.169 g

MnSO4·H2O样品的纯度为：×100%≈98.8%

解析：本题考查氧化还原反应相关计算，物质分离提纯，氧化还原反应滴定原理及样品纯度的计算。

(1)根据已知方程式可得，n(SO2)＝n(MnO2)＝＝0.2 mol，则V(SO2)＝4.48 L。

(2)Fe(OH)3与Al(OH)3，同属AB3型，由Ksp数据分析可知，同浓度的Fe3＋和Al3＋，调节pH时，Fe3＋先沉淀，且Al3＋沉淀完全时，Fe3＋已完全沉淀，欲除去Al3＋，可使溶液中c(OH－)> mol·L－1＝10－9 mol·L－1，即pH>5.0，结合题给信息，除去Al3＋、Fe3＋、而不影响 Mn2＋的pH范围是5.0<pH<7.1。

(3)温度高于60 ℃后，随温度升高，MnSO4·H2O溶解度减小，MnSO4·6H2O溶解度增大，可采取蒸发结晶、趁热过滤的方法从混合液中得MnSO4·H2O晶体。

9．工业上由铝土矿(主要成分是Al2O3和Fe2O3)和焦炭制备无水AlCl3的流程如下：

已知：AlCl3、FeCl3分别在183 ℃，315 ℃升华

(1)在焙烧炉中发生反应：

①Fe2O3(s)＋3C(s)2Fe(s)＋3CO(g)     ΔH＝－492.7 kJ·mol－1

②3CO(g)＋Fe2O3(s)2Fe(s)＋3CO2(g)   ΔH＝＋25.2 kJ·mol－1

反应2Fe2O3(s)＋3C(s)4Fe(s)＋3CO2(g)  ΔH＝________ kJ·mol－1。

(2)①Al2O3、Cl2和C在氯化炉中高温下发生反应，当生成1 mol AlCl3时转移________ mol电子；炉气中含有大量CO和少量Cl2，可用Na2SO3溶液除去Cl2，其离子方程式为________________________________________________________________________。

充分反应后温度降至________以下(填“183 ℃”或“315 ℃”之一)，开始分离收集AlCl3。

②将AlCl3·6H2O溶于浓硫酸进行蒸馏，也能得到一定量的无水AlCl3，此原理是利用浓硫酸下列性质中的________(填字母)。

①氧化性　②吸水性　③难挥发性　④脱水性

a．①       b．②        c．②③      d．②③④

(3)海洋灯塔电池是利用铝、石墨为电极材料，海水为电解质溶液构成电池的，其正极反应式为______________________，与铅蓄电池相比，释放相同电量时，所消耗金属电极材料的质量比m(Al)：m(Pb)＝________。

答案：(1)－467.5

(2)①3   　Cl2＋SO＋H2O===2Cl－＋SO＋2H＋　315 ℃  　②c

(3)O2＋4e－＋2H2O===4OH－    　2：23

解析：(1)由①＋②得所求方程式，所以ΔH＝－467.5 kJ·mol－1。

(2)①由Al2O3＋3Cl2＋3C===2AlCl3＋3CO知，生成 2 mol AlCl3转移电子数为6，则1 mol AlCl3时转移3 mol电子；根据题意得：Cl2＋SO＋H2O===2Cl－＋SO＋2H＋；Al＋FeCl3===Fe＋AlCl3由于AlCl3升华而FeCl3不升华，温度应在315 ℃以下。

②此处只用到吸水性，难挥发性。

(3)设都放出6 mol e－，需要Al 2 mol，Pb 3 mol，其质量比为(2 mol×27 g·mol－1)(3 mol×207 g·mol－1)＝2：23。

10．实验室模拟用工业废弃固体(含有Cu2S、Al2O3、Fe2O3、SiO2等)制取粗铜、绿矾(FeSO4·7H2O)和明矾[KAl(SO4)2·12H2O]的操作流程如下：

(1)试剂X是________(写化学式)。

(2)配平下列方程式：

______MnO＋______SO2＋______H2O===______Mn2＋＋______SO＋______H＋

(3)为了分析产品(绿矾)中铁元素的含量，某同学称取20.0 g样品配成100 mL溶液，移取25.00 mL于锥形瓶中，用1.000×10－1 mol·L－1的KMnO4标准溶液进行滴定(MnO被还原为Mn2＋)。

请回答下列问题：

①滴定时，KMnO4标准溶液应盛放在________中(填仪器名称)。

②若到达滴定终点消耗KMnO4标准溶液的体积为25.00 mL，则该产品中铁元素的质量分数为________。

答案：(1)H2SO4(或KHSO4)

(2)2　5　2　2　5　4

(3)①酸式滴定管   ②14%

解析：根据废弃固体的成分及流程，气体A为SO2，固体B中含有CuO、Fe2O3，溶液B中含有KAlO2、K2SiO3，试剂X为H2SO4(或KHSO4)，固体C为H2SiO3；加入过量铁屑后，固体D为Cu、Fe，溶液D为FeSO4；(3)滴定反应的离子方程式为MnO＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O，在20.0 g样品中，n(Fe2＋)＝25.00×10－3 L×1.000×10－1 mol·L－1×5×＝0.05 mol，其质量分数为×100%＝14%。

11．草酸钴用途广泛，可用于指示剂和催化剂制备。一种利用水钴矿[主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等]制取CoC2O4·2H2O工艺流程如下：

已知：①浸出液含有的阳离子主要有H＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Ca2＋、Mg2＋、Al3＋等；

②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

(1)浸出过程中加入Na2SO3的目的是将____________还原(填离子符号)。

(2)NaClO3的作用是将浸出液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，产物中氯元素处于最低化合价。该反应的离子方程式为____________________________________________。

(3)请用平衡移动原理分析加Na2CO3能使浸出液中Fe3＋、Al3＋转化成氢氧化物沉淀的原因：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图所示。滤液Ⅱ中加入萃取剂的作用是______；使用萃取剂适宜的pH是______。

A．接近2.0　　　　B．接近3.0　　　　C．接近4.0

(5)“除钙、镁”是将溶液中Ca2＋与Mg2＋转化为MgF2、CaF2沉淀。已知Ksp(MgF2)＝7.35×10－11、Ksp(CaF2)＝1.05×10－10。当加入过量NaF后，所得滤液c(Mg2＋)/c(Ca2＋)＝__________。

解析：(1)亚硫酸钠溶液具有还原性，在浸出过程中加入Na2SO3的目的是将Fe3＋、Co3＋还原。(2)NaClO3的作用是将浸出液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，产物中氯元素处于最低化合价－1价，则根据氧化还原反应得失电子守恒，该反应的离子方程式为ClO＋6Fe2＋＋6H＋===6Fe3＋＋Cl－＋3H2O。(3)加Na2CO3能使浸出液中Fe3＋、Al3＋转化成氢氧化物沉淀的原因是：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋、Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，加入碳酸钠后，H＋与CO反应，使水解平衡右移，从而产生沉淀。(4)根据萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系。滤液Ⅱ中加入萃取剂的作用是除掉锰离子；使用萃取剂适宜的pH是接近3.0。(5)“除钙、镁”是将溶液中Ca2＋与Mg2＋转化为MgF2、CaF2沉淀。当加入过量NaF后，得到的是MgF2、CaF2的过饱和溶液，根据溶液中氟离子的浓度相等，则所得滤液c(Mg2＋)/c(Ca2＋)＝Ksp(MgF2)/Ksp(CaF2)＝7.35×10－11/1.05×10－10＝0.7。

答案：(1)Fe3＋、Co3＋

(2)ClO＋6Fe2＋＋6H＋===6Fe3＋＋Cl－＋3H2O

(3)溶液中存在平衡Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋、Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，加入碳酸钠后，H＋与CO反应，使水解平衡右移，从而产生沉淀（4分）

(4)除去Mn2＋   B

(5)0.7