高中化學高考二輪復習二輪復習 高考化學二輪復習 金屬及其化合物

專題四金屬及其化合物【直擊高考】1．（2023年江蘇卷）根據侯氏制堿原理制備少量NaHCO3的實驗，經過制取氨氣、制取NaHCO3、分離NaHCO3、干燥NaHCO3四個步驟，下列圖示裝置和原理能達到實驗目的的是（）解析：A、氯化銨受熱分解生成的氨氣和氯化氫在試管口遇冷又生成氯化銨固體，不能用加熱氯化銨固體的方法制備氨氣，A錯誤；B、氣流方向錯誤，應該從右側導管通入CO2氣體，B錯誤；C、從溶液中分離出碳酸氫鈉固體用過濾的方法，C正確；D、碳酸氫鈉受熱易分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳，不能用該裝置干燥碳酸氫鈉，D錯誤。答案：C2．（2023年上海卷）下列各組混合物，使用氫氧化鈉溶液和鹽酸兩種試劑不能分離的是（）A．氧化鎂中混有氧化鋁B．氯化鋁溶液中混有氯化鐵C．氧化鐵中混有二氧化硅D．氯化亞鐵溶液中混有氯化銅解析：A項，雖然氧化鎂和氧化鋁都是金屬氧化物，但根據氧化鋁是兩性氧化物的特點，可先用氫氧化鈉溶液溶解將二者分開，過濾得氧化鎂固體和偏鋁酸鈉溶液，往偏鋁酸鈉溶液中加入適量的鹽酸可得氫氧化鋁沉淀，過濾，將氫氧化鋁加熱可得氧化鋁；B項，先加入足量氫氧化鈉溶液，過濾，得氫氧化鐵和偏鋁酸鈉溶液，往偏鋁酸鈉溶液中加入適量的鹽酸可得氫氧化鋁，過濾，然后用鹽酸分別溶解氫氧化鐵和氫氧化鋁，可得到氯化鋁溶液和氯化鐵溶液；C項，一個堿性氧化物，一個是酸性氧化物，所以可先用氫氧化鈉溶液溶解，過濾，得氧化鐵固體和硅酸鈉溶液，往硅酸鈉溶液中加入鹽酸，過濾，將所得沉淀加熱即可得到二氧化硅。D項，由于氯化亞鐵和氯化銅都只能和氫氧化鈉反應，且得到的沉淀又都溶于鹽酸，所以二者不能分離。答案：D3．（2023年浙江卷）某同學采用硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣(主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考慮其他雜質)制取七水合硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)，設計了如下流程：NaOHNaOH溶液控制pH試劑X足量酸燒渣固體1溶液2固體2FeSO4·7H2O溶液1下列說法不正確的是（）A．溶解燒渣選用足量硫酸，試劑X選用鐵粉B．固體1中一定含有SiO2，控制pH是為了使Al3+轉化為Al(OH)3，進入固體2C．從溶液2得到FeSO4·7H2O產品的過程中，須控制條件防止其氧化和分解D．若改變方案，在溶液1中直接加NaOH至過量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液經結晶分離也可得到FeSO4·7H2O解析：流程設計意圖是用硫酸把Fe2O3、Al2O3，轉化為硫酸鹽，除去SiO2，然后用鐵粉還原Fe3+得到硫酸亞鐵，A正確；B、固體1為SiO2，分離FeSO4和Al2(SO4)3采用的是調控pH的方法，使Al3+轉化為Al(OH)3沉淀從而與FeSO4分離，B正確；C、Fe2+容易被氧化，所以在得到FeSO4·7H2O產品的過程中，要防止其被氧化和分解，C正確；D、在溶液1中直接加過量的NaOH得到的是Fe(OH)2沉淀，但Fe(OH)2不穩(wěn)定，很容易被氧化為Fe(OH)3，這樣的話，最終所得的產品不純，混有較多的雜質Fe2(SO4)3，D不正確。答案：D4．（2023年新課標Ⅰ卷）下列實驗中，對應的現象以及結論都正確且兩者具有因果關系的是（）選項實驗現象結論A．將稀硝酸加入過量鐵粉中，充分反應后滴加KSCN溶液有氣體生成，溶液呈血紅色稀硝酸將Fe氧化為Fe3＋B．將銅粉加mol·L－1Fe2(SO4)3溶液中溶液變藍、有黑色固體出現金屬鐵比銅活潑C．用坩堝鉗夾住一小塊用砂紙仔細打磨過的鋁箔在酒精燈上加熱熔化后的液態(tài)鋁滴落下來金屬鋁的熔點較低D．將·L－1MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀產生，再滴加·L－1CuSO4溶液先有白色沉淀生成后變?yōu)闇\藍色沉淀Cu(OH)2的溶度積比Mg(OH)2的小解析：A、稀硝酸與過量的Fe分反應，則生成硝酸亞鐵和NO氣體、水，無鐵離子生成，所以加入KSCN溶液后，不變紅色，現象錯誤；B、Cu與硫酸鐵發(fā)生氧化還原反應，生成硫酸銅和硫酸亞鐵，無黑色固體出現，現象錯誤；C、鋁在空氣中加熱生成氧化鋁的熔點較高，所以內部熔化的鋁不會滴落，現象錯誤；D、硫酸鎂與氫氧化鈉溶液反應生成氫氧化鎂沉淀（硫酸鎂足量是關鍵信息），再加入硫酸銅，則生成氫氧化銅藍色沉淀，沉淀的自發(fā)轉化應該由溶解度小的向溶解度更小的沉淀轉化，所以氫氧化銅的溶度積比氫氧化鎂的溶度積小，正確。答案：D5．（2023年北京卷）以廢舊鉛酸電池中的含鉛廢料（Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等）和H2SO4為原料，制備高純PbO，實現鉛的再生利用。其工作流程如下：（1）過程Ⅰ中，在Fe2+催化下，Pb和PbO2反應生成PbSO4的化學方程式是__________。（2）過程Ⅰ中，Fe2+催化過程可表示為：i：2Fe2++PbO2+4H++SO42?＝2Fe3++PbSO4+2H2Oii:……①寫出ii的離子方程式：________________。②下列實驗方案可證實上述催化過程。將實驗方案補充完整。a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液，溶液幾乎無色，再加入少量PbO2，溶液變紅。。（3）PbO溶解在NaOH溶液中，存在平衡：PbO（s）+NaOH（aq）NaHPbO2（aq），其溶解度曲線如圖所示。①過程Ⅱ的目的是脫硫。濾液1經處理后可在過程Ⅱ中重復使用，其目的是_____(選填序號)。A．減少PbO的損失，提高產品的產率B．重復利用氫氧化鈉，提高原料的利用率C．增加Na2SO4濃度，提高脫硫效率②過濾Ⅲ的目的是提純，綜合上述溶解度曲線，簡述過程Ⅲ的操作_______________________。解析：（1）根據題給化學工藝流程知，過程Ⅰ中，在Fe2＋催化下，Pb、PbO2和H2SO4反應生成PbSO4和水，化學方程式為Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。（2）①催化劑通過參加反應，改變反應歷程，降低反應的活化能，加快化學反應速率，而本身的質量和化學性質反應前后保持不變。根據題給信息知反應i中Fe2＋被PbO2氧化為Fe3＋，則反應=2\*romanii中Fe3＋被Pb還原為Fe2＋，離子方程式為2Fe3＋+Pb+SO42—==PbSO4+2Fe2＋；②a實驗證明發(fā)生反應i，則b實驗需證明發(fā)生反應=2\*romanii，實驗方案為取a中紅色溶液少量，加入過量Pb，充分反應后，紅色褪去。（3）①過程Ⅱ脫硫過程中發(fā)生的反應為PbSO4+2NaOH==PbO+Na2SO4+H2O，而濾液Ⅰ中含有硫酸，可降低溶液的pH，使平衡：PbO（s）+NaOH（aq）NaHPbO2（aq）逆向移動，減少PbO的損失，提高產品的產率，同時重復利用NaOH，提高原料的利用率答案選AB；②根據PbO的溶解度曲線，提純粗Pb的方法為將粗PbO溶解在35%NaOH溶液中配成高溫下的飽和溶液，降溫結晶、過濾，洗滌并干燥即可得到PbO。答案：（1）Pb+PbO2+2H2SO4==2PbSO4+2H2O（2）①2Fe3＋+Pb+SO42—==PbSO4+2Fe2＋②取a中紅色溶液少量，加入過量Pb，充分反應后，紅色褪去（3）①A、B②將粗PbO溶解在一定量35%NaOH溶液中，加熱至110℃，充分溶解后，趁熱過濾，冷卻結晶，過濾、洗滌并干燥得到PbO固體【考點揭秘】金屬及其化合物的知識是高中化學的主干知識，鈉、鎂、鋁、鐵、銅的單質及其化合物的知識是高考化學的必考內容。在高考中一般以金屬及其化合物的基礎知識為載體，與氧化還原反應、原電池與電解池、離子反應方程式書寫、離子共存、離子濃度和離子水解后溶液的酸堿性比較、離子鑒別與分離、物質的量計算、元素在周期表中位置推斷、沉淀溶解平衡等聯系進行綜合考查。試題具有一定的綜合性，將元素化合物的性質與概念、原理、實驗探究、過程方法的考查相融合，試題往往以生產生活實際、科技前沿信息、當前社會熱點作為考查的切入點，考查學生運用已有知識解決新問題的能力?！究键c全解】一鈉及其化合物1．鈉和鹽溶液反應，不能置換出鹽中的金屬，而是先與H2O反應生成NaOH，然后生成的NaOH溶液再與鹽溶液反應，鈉與H2O、酸反應的實質都是與H＋反應，所以鈉與酸溶液反應更為劇烈。鈉與熔融的鹽反應才可能置換出鹽中的金屬。2．無論Na與O2反應生成Na2O或Na2O2，只要參與反應的Na質量相等，則轉移電子的物質的量一定相等。Li和O2反應只生成Li2O。3．Na及其化合物發(fā)生焰色反應時火焰顏色均為黃色，鑒別Na、K利用焰色反應。焰色反應是大多金屬元素的性質，屬于物理變化。4．Na2O2具有強氧化性，能將具有還原性的物質氧化，每摩Na2O2得2mol電子，1molNa2O2參與反應轉移電子的物質的量為1mol。二鋁及其化合物1．鋁是活潑金屬，但鋁抗腐性相當強，因為鋁表面生成一層致密的氧化物薄膜。2．鋁熱反應不僅僅是單質鋁與Fe2O3反應，還包含制取其他難熔金屬的反應，并不是Al與所有金屬氧化物均能組成鋁熱劑，該金屬氧化物對應的金屬活潑性應比鋁弱。3．Al2O3、Al(OH)3與NaOH溶液的反應常用于物質的分離提純。Al(OH)3不溶于氨水，所以實驗室常用鋁鹽和氨水來制備Al(OH)3。Al(OH)3可用作抗酸藥。4．泡沫滅火器所用試劑為Al2(SO4)3溶液和NaHCO3溶液。三鐵及其化合物1．Fe與O2、H2O(g)反應的產物都是Fe3O4而不是Fe2O3，Fe與Cl2反應時生成FeCl3，與S反應時生成FeS，Fe、Al在冷的濃硫酸和濃硝酸中發(fā)生鈍化，但加熱后繼續(xù)反應。2．FeCl2溶液與NaOH溶液在空氣中反應的現象變化，常用于物質推斷。向Fe2＋溶液中加入硝酸、KMnO4溶液、氯水等具有氧化性的物質時，溶液會出現淺綠色→棕色的顏色變化，該現象可用于Fe2＋的初步檢驗。Fe3＋的檢驗方法較多，如觀察溶液顏色法(棕黃色)、NaOH溶液法(生成紅褐色沉淀)、KSCN溶液法(生成血紅色溶液)，前面兩種方法需溶液中Fe3＋濃度較大時才適用，最好也最靈敏的方法是KSCN溶液法。3．配制FeCl2溶液既要防氧化(加入Fe粉)，又要防水解(加入鹽酸)；配制FeCl3溶液要加入濃鹽酸防止水解。4．Fe3＋必須在酸性條件下才能大量存在，當pH＝7時，Fe3＋幾乎完全水解生成Fe(OH)3沉淀。除去酸性溶液ZnCl2中的FeCl2，應先通入Cl2或加入H2O2，再加入ZnO，使Fe3＋水解生成沉淀過濾除去。5．制備Fe(OH)2的方法很多，原則有兩點，一是溶液中的溶解氧必須提前除去，二是反應過程中必須與O2隔絕。四銅及其化合物1．銅在潮濕的空氣中最終不是生成CuO，而是銅綠[Cu2(OH)2CO3]。2．常用灼熱的銅粉除去N2中的O2，灼熱的CuO除去CO2中的CO。3．新制Cu(OH)2懸濁液常用來檢驗醛基。4．Cu和一定量的濃HNO3反應，產生的是NO2和NO的混合氣體，當Cu有剩余，再加入稀H2SO4，Cu繼續(xù)溶解。五金屬冶煉1．金屬的冶煉方法與金屬活動性順序表有密切的關系：2．鈉、鎂的冶煉是電解熔融的NaCl、MgCl2，鋁的冶煉是電解加了冰晶石的熔融Al2O3，不是電解熔融AlCl3，因為AlCl3是共價化合物，熔融態(tài)不導電。3．熱還原法中使用的還原劑通常為碳、一氧化碳和氫氣等。在金屬活動性順序表中，雖然前面的金屬能夠將后面的金屬從其化合物中置換出來，但不一定是從其鹽溶液中置換，例如Na由于活潑性太強，不能從CuCl2溶液中置換出Cu，但是可以在其熔融狀態(tài)下置換出銅。在高爐煉鐵中，加入的還原劑是焦炭，但真正作還原劑的是CO。題型一金屬元素及其化合物的性質例題1.（2023屆東北育才學校高三第一次模似）向Na2CO3、NaHCO3混合溶液中逐滴加入稀鹽酸，生成氣體的量隨鹽酸加入量的變化關系如右圖所示。則下列離子組在對應的溶液中一定能大量共存的是(）A．a點對應的溶液中：Na+、OH-、SO42-、NO3-B．b點對應的溶液中：Al3+、Fe3+、MnO4-、Cl-C．c點對應的溶液中：Na+、Ca2+、NO3-、Cl-D．d點對應的溶液中：F-、NO3-、Fe2+、Ag+解析：向Na2CO3、NaHCO3，a點溶液中含有CO32-和HCO3-，b點全部為HCO3-，c點恰好完全反應生成NaCl，溶液呈中性，d點鹽酸過量，呈酸性。A．a點溶液中含有CO32-和HCO3-，HCO3-與OH-反應不能大量共存，故A錯誤；B．b點全部為HCO3-，Al3+、Fe3+與HCO3-發(fā)生互促水解反應而不能大量共存，故B錯誤；C．c點恰好完全反應生成NaCl，溶液呈中性，離子之間不發(fā)生任何反應，可大量共存，故C正確；D．d點呈酸性，酸性條件下，NO3-與Fe2+發(fā)生氧化還原反應而不能大量共存，F-在酸性條件下不能大量共存，故D錯誤。答案：C答題指導：常見金屬及化合物性質歸納（1）Al既能與酸反應也可以與堿反應；Fe、Al在冷的濃硫酸或冷的濃硝酸的條件下鈍化；活潑性很強的金屬(如鈉、鉀)不能把活潑性弱的金屬從其鹽溶液中置換出來。（2）Na2O(白色)、Na2O2(淡黃色)、MgO(白色粉末、熔點高)、Al2O3(白色、熔點高)、Fe2O3(紅棕色)、FeO(黑色)、Fe3O4(黑色、具有磁性)、CuO(黑色)、Cu(OH)2(藍色)、Fe(OH)2(白色)、Fe(OH)3(紅褐色)。（3）Na2O2可分別與水、CO2反應生成氧氣；Al2O3與強堿反應生成偏鋁酸鹽；FeO、Fe3O4與強氧化性酸反應被氧化生成三價鐵。（4）四大強堿[NaOH、KOH、Ba(OH)2、Ca(OH)2]均溶于水，受熱均不分解，對應的氧化物(Na2O、Na2O2、K2O、BaO、CaO)也與水劇烈反應，生成堿；其他金屬氫氧化物一般不溶于水、受熱分解，對應的氧化物一般也不與水反應，如Cu(OH)2、Mg(OH)2、Fe(OH)3、Al(OH)3等。Al(OH)3既與酸反應又與強堿反應；Fe(OH)2極易被氧化，在空氣中白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色。變式練習1（2023屆東北育才學校高三第一次模似）把鐵粉投入40mL某HNO3溶液中,充分反應后剩余固體,產生NO2和NO的混合氣體。若不考慮N2O4的存在,則原HNO3溶液的物質的量濃度(）A．·L-1B．·L-1C．·L-1D．·L-1解析：把純鐵粉投入到某HNO3溶液中，充分反應后剩余固體，說明生成硝酸亞鐵，硝酸完全反應，參加反應的Fe的質量=，其物質的量==，故n[Fe(NO3）2]=，反應中硝酸起氧化劑、酸性作用，起酸性作用的酸性生成硝酸亞鐵，起氧化劑作用的硝酸生成NO和NO2，根據N元素守恒可知n(HNO3）=2n[Fe(NO3）2]+n(NO+NO2）=×2+=，所以原HNO3溶液的物質的量濃度=mol?l-1。答案：C題型二金屬元素及其化合物與化學工藝流程例2．（2023年福建卷）無水氯化鋁在生產、生活中應用廣泛。(1)氯化鋁在水中形成具有凈水作用的氫氧化鋁膠體，其反應的離子方程式為____________。(2)工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3，含有Fe2O3、SiO2等雜質)制取無水氯化鋁的一種工藝流程示意如下：已知：物質SiCl4AlCl3FeCl3FeCl2沸點/℃180(升華)300(升華)1023①步驟Ⅰ中焙燒使固體水分揮發(fā)、氣孔數目增多，其作用是______________________(只要求寫出一種)。②步驟Ⅱ中若不通入氯氣和氧氣，則反應生成相對原子質量比硅大的單質是________。③已知：Al2O3(s)＋3C(s)=2Al(s)＋3CO(g)ΔH1＝＋1kJ·mol－12AlCl3(g)=2Al(s)＋3Cl2(g)ΔH2＝＋1kJ·mol－1由Al2O3、C和Cl2反應生成AlCl3的熱化學方程式為__________________________。④步驟Ⅲ的尾氣經冷卻至室溫后，氣體用足量的NaOH冷溶液吸收，生成的鹽主要有3種，其化學式分別為_____________________________________________。⑤結合流程及相關數據分析，步驟V中加入鋁粉的目的是_____________________。解析：(1)AlCl3中Al3＋水解產生Al(OH)3膠體，反應的離子方程式為Al3＋＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H＋。(2)①焙燒去水分，其目的是防止AlCl3水解；焙燒氣孔增多，可以增大反應物的接觸面積，增大反應速率。②根據流程圖可知，若不通入Cl2和O2會生成相對原子質量比硅大的單質Fe。③根據蓋斯定律，反應①－反應②得，Al2O3(s)＋3C(s)＋3Cl2(g)=2AlCl3(g)＋3CO(g)ΔH＝＋kJ·mol－1。④尾氣中含有的Cl2、CO2等與NaOH溶液反應，生成NaCl、NaClO和Na2CO3。⑤由于AlCl3、FeCl3均易升華，制備的AlCl3中可能混有FeCl3，加入Al的目的是除去FeCl3，提高AlCl3純度。答案：(1)Al3＋＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H＋(2)①防止后續(xù)步驟生成的AlCl3水解(或增大反應物的接觸面積，加快反應速率)②鐵(或Fe)③Al2O3(s)＋3C(s)＋3Cl2(g)=2AlCl3(g)＋3CO(g)ΔH＝＋kJ·mol－1④NaCl、NaClO、Na2CO3⑤除去FeCl3，提高AlCl3純度答題指導：化學工藝流程題主要包括物質的制備和提純兩大類型，主要考查化工生產條件的控制；化學實驗操作及化工流程的設計與評價；金屬、非金屬單質和化合物的性質與轉化；關于化工生產的相關計算。（1）物質制備類化工生產流程題的解題策略：明確原始物質及目標物質，分析題目信息(如原料成分、產品成分、某種新物質的性質、及相關反應等)，進而分析每個生產環(huán)節(jié)所發(fā)生的反應和操作目的；明確流程“原料→對原料的預處理→核心化學反應→產品的提純分離→目標產物”中箭頭進入的是投料(反應物)，箭頭出去的是生成物(包括主產物和副產物)，返回的箭頭一般是被循環(huán)利用的物質；熟悉常用的與化工生產相關的操作方法及其作用。（2）提純類化工生產流程題的解題策略：明確原料中含有的雜質和目標物質；閱讀流程圖，明確提純的流程；明確提純的方法：水溶法、酸溶法、堿溶法、氧化或還原法、加熱灼燒法、調節(jié)溶液的pH法、雜質轉化法、吸收洗滌法、加熱升華法等；明確常用的分離方法：過濾、萃取和分液、蒸發(fā)結晶、冷卻結晶、蒸餾或分餾、冷卻法等；同時還要注意物質分離、提純的原則及注意事項等。變式練習2(咸陽市2023屆高考化學5月預測試卷)高鐵酸鉀（K2FeO4）是一種集氧化、吸附、絮凝于一體的新型多功能水處理劑．其生產工藝流程如圖1：請同答下列問題：（1）寫出向KOH溶液中通入足量Cl2發(fā)生反應的離子方程式：。（2）在溶液Ⅰ中加入KOH固體的目的是（填編號）。A．為下一步反應提供堿性的環(huán)境B．使KClO3轉化為KClOC．與溶液Ⅰ中過量的Cl2繼續(xù)反應，生成更多的KClOD．KOH固體溶解時會放出較多的熱量，有利于提高反應速率（3）從溶液Ⅱ中分離出K2FeO4后，還會有副產品KNO3、KCl，則反應③中發(fā)生反應的離子方程式為，每制得K2FeO4，理論上消耗氧化劑的物質的量為mol。（4）高鐵酸鉀（K2FeO4）作為水處理劑的一個優(yōu)點是能與水反應生成膠體吸附雜質，配平該反應的離子方程式：FeO42﹣+H2O?Fe（OH）3（膠體）+O2↑+OH﹣。（5）從環(huán)境保護的角度看，制備K2FeO4較好的方法為電解法，其裝置如圖2所示．電解過程中陽極的電極反應式為。（6）高鐵電池是一種新型二次電池，電解液為堿溶液，其反應式為3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH3Zn+2K2FeO4+8H2O，放電時電池的負極反應式為。解析：足量Cl2通入和KOH溶液中，溫度低時發(fā)生反應Cl2+2OH﹣=Cl﹣+ClO﹣+H2O，向溶液I中加入KOH，使氯氣完全反應，且將溶液轉化為堿性溶液，只有堿性條件下次氯酸根離子才能和鐵離子發(fā)生氧化還原反應生成高鐵酸根離子，除去KCl得到堿性的KClO濃溶液，向堿性的KClO濃溶液中加入90%的Fe（NO3）3溶液，發(fā)生反應2Fe3++3ClO﹣+10OH﹣=2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O，得到溶液II，純化得到濕產品，將濕產品洗滌、干燥得到晶體K2FeO4。（1）KOH溶液和足量Cl2發(fā)生反應生成KCl、KClO和H2O，離子方程式為Cl2+2OH﹣=Cl﹣+ClO﹣+H2O；（2）KOH和氯氣反應生成KClO，除去未反應的氯氣，且只有堿性條件下，鐵離子才能和次氯酸根離子發(fā)生氧化還原反應生成高鐵酸根離子，所以加入KOH的目的是除去氯氣且使溶液為堿性，故選AC；（3）反應③中鐵離子和次氯酸根粒子發(fā)生氧化還原反應生成高鐵酸根離子，離子方程式為2Fe3++3ClO﹣+10OH﹣=2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O；n（K2FeO4）==，根據2Fe3++3ClO﹣+10OH﹣=2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O知，氧化劑的物質的量=×3=；（4）該反應中Fe元素化合價由+6價變?yōu)?3價、O元素化合價由﹣2價變?yōu)?價，其轉移電子數為6，根據轉移電子相等、電荷守恒配平方程式為4FeO42﹣+10H2O=2Fe（OH）3（膠體）+3O2↑+8OH﹣；（5）Na2FeO4能消毒、凈水的原因高價鐵具有氧化性，能消毒殺菌，生成Fe3+形成膠體，具有吸附懸浮物的凈水的作用，電解時陽極Fe失電子發(fā)生氧化反應，電極反應方程式為Fe+8OH﹣﹣6e﹣═FeO42﹣+4H2O；（6）該原電池放電時，負極上鋅失電子和氫氧根離子反應生成氫氧化鋅，電極反應式為：Zn+2OH﹣﹣2e﹣=Zn（OH）2，充電時，氫氧根離子參加反應生成水，所以隨著反應的進行，氫氧根離子濃度減小，溶液的pH減小。答案：（1）Cl2+2OH﹣=Cl﹣+ClO﹣+H2O（2）AC（3）2Fe3++3ClO﹣+10OH﹣=2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O；（4）4；10；4；3；8（5）Fe+8OH﹣﹣6e﹣═FeO42﹣+4H2O；（6）Zn+2OH﹣﹣2e﹣=Zn（OH）2題型三金屬元素及其化合物與化學實驗例3(2023年高考四川卷)CuCl廣泛應用于化工和印染等行業(yè)。某研究性學習小組擬熱分解CuCl2·2H2O制備CuCl，并進行相關探究。[實驗探究]該小組用下圖所示裝置進行實驗(夾持儀器略)。請回答下列問題：(1)儀器X的名稱是________。(2)實驗操作的先后順序是a→________→e(填操作的編號)。a．檢查裝置的氣密性后加入藥品b．熄滅酒精燈，冷卻c．在“氣體入口”處通入干燥HCld．點燃酒精燈，加熱e．停止通入HCl，然后通入N2(3)在實驗過程中，觀察到B中物質由白色變?yōu)樗{色，C中試紙的顏色變化是________。(4)裝置D中發(fā)生的氧化還原反應的離子方程式是__________________________。[探究反思](5)反應結束后，取出CuCl產品進行實驗，發(fā)現其中含有少量的CuCl2或CuO雜質。根據資料信息分析：①若雜質是CuCl2，則產生的原因是______________________________________。②若雜質是CuO，則產生的原因是________________________________________。解析：(1)根據裝置可知，儀器X的名稱為球形干燥管。(2)熱分解CuCl2·2H2O制備CuCl，為防止CuCl被氧化和Cu＋水解，先趕走裝置中的氧氣和水蒸氣后再加熱，且要在HCl氣流中加熱制備。反應結束后先熄滅酒精燈，繼續(xù)通入N2直至裝置冷卻，所以操作順序為：a→c→d→b→e。(3)B中物質由白色變?yōu)樗{色，說明有水生成，產物中還有Cl2，所以C中石蕊試紙先逐漸變?yōu)榧t色，后褪色。(4)D中Cl2與NaOH發(fā)生反應，反應的離子方程式為：Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O。(5)①雜質含CuCl2說明CuCl2沒有反應完全，產生的原因是加熱時間不足或溫度偏低；②雜質含氧化銅，說明CuCl被O2氧化，可能是通入HCl的量不足。答案：(1)球形干燥管(2)cdb(3)先變紅，后褪色(4)Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O(5)①加熱時間不足或溫度偏低②通入HCl的量不足答題指導：化學實驗探究的基本環(huán)節(jié)(1)發(fā)現問題：就是在學習和實驗的過程中所遇到的值得探究的問題和異?，F象等。(2)提出猜想：就是根據已有的知識對所發(fā)現的問題的解決提出的幾種可能的情況。(3)設計驗證方案：就是根據猜想，結合實驗條件設計科學、合理、安全的實驗方案，對各種猜想進行驗證。(4)具體實施實驗：就是根據實驗方案選擇儀器、組裝儀器、按步驟進行操作實驗的過程。(5)觀察現象分析數據，得出結論：就是認真全面觀察實驗中出現的現象并及時記錄所得數據，然后進行推理分析和數據分析，通過對比歸納得出結論。變式練習3(湘西州2023屆高考化學二模試卷)四碘化錫（SnI4）是一種橙紅色結晶，熔點為℃，沸點為364℃，不溶于冷水，溶于醇、苯、氯仿等，遇水易水解，常用作分析試劑和有機合成試劑。實驗室制備四碘化錫的主要步驟如下：步驟1：在150mL干燥的圓底燒瓶中，加入碎錫箔和，再加入30mL冰醋酸和30mL醋酸酐[（CH3CO）2O]。實驗裝置如圖所示，組裝好后用煤氣燈加熱至沸騰約1～，至反應完成；步驟2：冷卻結晶，過濾得到四碘化錫粗品；步驟3：粗品中加入30mL氯仿，水浴加熱回流溶解后，趁熱過濾；步驟4：將濾液倒入蒸發(fā)皿中，置于通風櫥內，待氯仿全部揮發(fā)后得到SnI4晶體?；卮鹣铝袉栴}：（1）圖中儀器a的名稱為；冷卻水從接口（填“b”或“c”）進入。（2）儀器a上連接裝有無水CaCl2的干燥管的目的是；錫箔需剪碎的目的是；加入醋酸酐的目的是。（3）燒瓶中發(fā)生反應的化學方程式為；單質碘需過量的主要目的是。（4）反應已到終點的現象是。（5）步驟3和步驟4的目的是；該次合成的產率為。解析：（1）儀器a的名稱為球形冷凝管，冷凝水下進上出，使冷凝水充滿整個冷凝管，充分冷凝；（2）四碘化錫遇水易水解，裝有無水CaCl2的干燥管可吸收空氣中的水蒸氣，防止空氣中水蒸氣進入反應器中，導致四碘化錫水解，錫箔需剪碎增大與I2的接觸面，加快反應速率；醋酸酐能與水反應，防止四碘化錫水解；（3）錫與碘反應生成四碘化錫，Sn+2I2SnI4，單質碘過量可使錫反應完全，防止錫屑混入四碘化錫晶體中；（4）紫紅色的碘蒸氣消失，溶液顏色由紫紅色變成橙紅色，說明反應到達終點；（5）醋酸易溶于氯仿，除掉雜質，提純SnI4產品，生成SnI4的理論質量為×=，則產率=×100%=75%。答案：（1）球形冷凝管；b（2）防止空氣中水蒸氣進入反應器中；增大與I2的接觸面，加快反應速率；除去體系中的水，防止四碘化錫水解（3）Sn+2I2SnI4；使錫反應完全，防止錫屑混入四碘化錫晶體中（4）紫紅色的碘蒸氣消失，溶液顏色由紫紅色變成橙紅色（5）提純SnI4產品；75%【考前必練】1．（甘肅蘭州一中2023屆9月考）分別用等量的鐵與足量的稀硫酸和足量的CuO制備單質銅，有人設計了以下兩種方案：①，②。對制備得到Cu的量，下列判斷正確的是（）A．一樣多B．①多C．②多D．無法判斷2．（湖南衡陽八中2023屆第二次月考）“類推”這種思維方法在化學學習與研究中有時會產生錯誤結論，因此類推的結論最終要經過實踐的檢驗，才能決定其正確與否，下列幾種類推結論中錯誤的是（）①鈉與水反應生成NaOH和H2；所有金屬與水反應都生成堿和H2②鐵露置在空氣中一段時間后就會生銹，性質更活潑的鋁不能穩(wěn)定存在于空氣中③Al(OH)3、Cu(OH)2受熱易分解，Fe(OH)3受熱也易分解④不能用電解熔融的AlCl3來制取金屬鋁；也不能用電解熔融的MgCl2來制取金屬鎂A．①④B．②④C．①②④D．①②③④3．(2023屆衡水中學一調)通過觀察化學實驗現象，分析歸納出正確的結論，是學習化學科學最基本的技能之一。下列由實驗現象得出結論正確的是()選項實驗現象結論A把相同大小的一塊鋁和鎂分別投入相同濃度的NaOH溶液中：鋁溶解有氣泡放出，而鎂沒有任何變化由此得出：鋁的金屬性比鎂強B取一塊鋁箔，用酒精燈點燃：鋁箔只熔化成液體而沒有脫落由此得出：鋁不易燃燒C向氯化銨溶液中投入一鋁片：鋁片上產生大量氣泡由此得出：該氣體是氨氣D向氯化鋁溶液中逐滴滴加NaOH溶液至過量：先產生白色沉淀，后沉淀逐漸溶解，最后沉淀完全消失由此得出：氫氧化鋁能溶于強堿溶液4．(2023年高考浙江卷)下列說法不正確的是()A．儲熱材料是一類重要的能量存儲物質，單位質量的儲熱材料在發(fā)生熔融或結晶時會吸收或釋放較大的熱量B．Ge(32號元素)的單晶可以作為光電轉換材料用于太陽能電池C．Ba2＋濃度較高時危害健康，但BaSO4可服入體內，作為造影劑用于X-射線檢查腸胃道疾病D．納米鐵粉可以高效地去除被污染水體中的Pb2＋、Cu2＋、Cd2＋、Hg2＋等重金屬離子，其本質是納米鐵粉對重金屬離子較強的物理吸附5．(2023屆河南林州一中質檢)從某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工業(yè)廢液中回收銅并制備氯化鐵晶體的流程如下：則下列說法正確的是()A．試劑a是鐵、試劑b是稀硫酸B．操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用儀器相同C．試劑c是氯氣，相應的反應為：2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－D．用酸性KMnO4溶液可檢驗溶液W中是否含有Fe2＋6．(咸陽市2023屆高考化學5月預測試卷)氯酸鎂[Mg（ClO3）2]常用作催熟劑、除草劑等，實驗室制備少量Mg（ClO3）2?6H2O的流程如下：已知：鹵塊主要成分為MgCl2?6H2O，含有MgSO4、FeCl2等雜質。下列說法不正確的是（）A．鹵塊中加入KMnO4發(fā)生的氧化還原反應有2個B．加入BaCl2為沉淀SO42﹣C．也可用Mg（OH）2代替MgO調節(jié)溶液的PHD．在濾液中加NaClO3飽和溶液得到產品利用了相同溫度下Mg（ClO3）2溶解度比NaClO3小7．（盤錦市遼河油田二中2023屆高考化學六模試卷）在日常生活中，我們經?？吹借F制品生銹、鋁制品表面出現白斑等眾多的金屬腐蝕現象．可以通過下列裝置所示實驗進行探究．下列說法正確的是（）A．按圖Ⅰ裝置實驗，為了更快更清晰地觀察到液柱上升，可采用下列方法：用酒精燈加熱具支試管B．圖Ⅱ是圖Ⅰ所示裝置的原理示意圖，圖Ⅱ的正極材料是鐵C．鋁制品表面出現白斑可以通過圖Ⅲ裝置進行探究，Cl﹣由活性炭區(qū)向鋁箔表面區(qū)遷移，并發(fā)生電極反應：2Cl﹣﹣2e﹣═Cl2↑D．圖Ⅲ裝置的總反應為4Al+3O2+6H2O═4Al（OH）3，生成的Al（OH）3進一步脫水形成白斑8．(山東省壽光現代中學2023屆高三10月月考)鐵、銅等金屬及其化合物在日常生產生活中用途非常廣泛。I.實驗室欲制備(NO3)2晶體，甲、乙兩同學分別設計實驗方案如下：甲：CuCu(NO3)2乙：CuCuOCu(NO3)2(1)從綠色化學的角度分析，同學的方案更合理。(2)乙同學實驗時通入O2的速率不宜過大，為便于觀察和控制產生O2的速率，宜選擇裝置(填字母序號)。Ⅱ.某化學實驗小組通過實驗來探究一包黑色粉是否由Fe3O4、CuO組成，探究過程如下：(1)提出假設：假設1.黑色粉末是CuO；假設2.黑色粉末是Fe3O4；假設3.黑色粉末是CuO和Fe3O4的混合物。(2)設計探究實驗：取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中滴加KSCN試劑。①若假設1成立，則實驗現象是溶液顯藍色。②若假設2或3成立，則實驗現象是。為進一步探究，繼續(xù)向所得溶液加入足量鐵粉，若產生的現象，則假設3成立。有另一小組同學提出，若混合物中CuO含量較少，可能加入鐵粉后實驗現象不明顯。查閱資料：Cu2+與足量氨水反應生成深藍色溶液，Cu2++4NH3?H2OCu(NH3)4為探究是假設2還是假設3成立，另取少量粉末加稀硫酸充分溶解后，再加入足量氨水，若假設2成立，則產生現象；若假設3成立，則產生現象。Ⅲ.由Fe3O4、FeO、CuO、Fe組成的固體混合物，在加熱條件下用足量的CO還原，得到金屬混合物，將生成的CO2氣體用足量的澄清石灰水吸收后，產生白色沉淀。固體混合物的質量是。9．（襄州一中、棗陽一中、宜城一中、曾都一中四校2023屆高三上學期期中）電鍍污泥中含有Cr（OH）3、Al2O3、ZnO、CuO、NiO等物質，工業(yè)上通過下述流程回收Na2Cr2O7等物質。已知：①Cr（OH）3、ZnO和Al2O3一樣均為兩性化合物；②Na2Cr2O7、Na2SO4在不同溫度下的溶解度如表：20℃60℃100℃Na2SO4Na2Cr2O7183269415（1）焙燒過程中生成Na2CrO4的化學方程式為；水浸后溶液中除Na2CrO4還存在的溶質有和；（2）加入H2SO4調節(jié)pH的目的為；（3）得到濾渣Ⅲ的“系列操作”的步驟為、過濾；（4）若1L加入H2SO4后所得溶液中含鉻元素質量為，CrO42﹣有8/9轉化為Cr2O72﹣，求轉化后所得溶液中c（Cr2O72﹣）=mol?L﹣1；（5）向Na2Cr2O7與H2SO4混合液中加入H2O2，再加入乙醚并搖動，乙醚層為藍色，乙醚中溶有CrO5，則發(fā)生反應的化學方程式為。10．（盤錦市遼河油田二中2023屆高考化學六模試卷）金屬鉻污染環(huán)境，其主要來源于冶金、水泥等工業(yè)產生的廢水，煤和石油燃燒的廢氣中也含有顆粒狀的鉻。（1）某興趣小組擬定以下流程，對含Cr3+、Fe2+等離子的廢水進行無害化處理。請回答下列問題：①寫出加入雙氧水后發(fā)生反應的離子方程式：。②過濾操作需要的玻璃儀器有。③活性炭的作用是。（2）工業(yè)含鉻廢水中鉻常以Cr2O72﹣形式存在，可按下列流程來除去廢水中的鉻。①寫出還原池中發(fā)生反應的離子方程式：。②石灰水處理后生成的沉淀有（用化學式表示）。③現處理1×102L含鉻（Ⅵ）39mg?L﹣1的廢水，需要綠礬g。11.(2023屆四川南充第一次高考適應性考試)FeSO4·7H2O俗稱“綠礬”，是一種藍綠色晶體。某課外活動小組同學在實驗室發(fā)現一瓶綠礬已部分變質，擬用該試劑為原料，重新制取FeSO4·7H2O晶體，并測定其純度。[查閱資料]①綠礬化學性質常不穩(wěn)定，在潮濕空氣中逐漸氧化變質，久置的綠礬溶液逐漸變?yōu)辄S色，并出現棕黃色渾濁。②硫酸亞鐵的溶解度隨溫度升高而增大。[制備晶體]①取一定量已變質的“綠礬”于燒杯中，加適量水，攪拌，得到棕黃色懸濁液。②加入一定量稀H2SO4和過量鐵屑，在60℃左右水浴中加熱，充分反應，待溶液完全變?yōu)闇\綠色為止。③趁熱過濾，并用少量熱水洗滌，將濾液轉入到密閉容器中，靜置、冷卻結晶。④待結晶完畢后，過濾出晶體，用少量冰水洗滌，再用濾紙吸干水分，最后放入廣口瓶中密閉保存。請回答下列問題：(1)完成久置綠礬溶液在空氣中變質反應的離子方程式：eq\x()Fe2＋＋eq\x()O2＋eq\x()______=eq\x()Fe3＋＋eq\x()______(2)實驗步驟②中加入稀硫酸的目的是___________________________________。(3)實驗步驟③中趁熱過濾的目的是_____________________________________。(4)實驗中兩次用到過濾操作，完成該操作的玻璃儀器有燒杯、________。[測定純度]有同學認為，制備過程中可能有少量Fe2＋被氧化為Fe3＋，導致產品不純。他們設計了如下方案測定產品的純度。請回答下列問題：限選試劑：NaOH溶液、KSCN溶液、H2O2溶液、苯酚稀溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、BaCl2溶液(5)檢驗產品中是否含有Fe3＋的無機試劑最好是：___________________________。(6)試劑X是：________。(7)產品中FeSO4·7H2O(摩爾質量為278g/mol)的含量為：________(用質量分數表示)。參考答案1．解析：方案①的相關化學方程式為：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，H2+CuOCu+H2O，可得對應關系：Fe～Cu，方案②的相關化學方程式為：CuO+H2SO4=CuSO4+H2O，Fe+CuSO4=FeSO4+Cu，可得對應關系：Fe～Cu，因為H2還原CuO時會有一定量損失，所以方案②制備的Cu多，故C項正確。答案：C2．解析：①鈉與水反應生成NaOH和H2；而Fe與水蒸氣發(fā)生反應：3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。因此不是所有金屬與水反應都生成堿和H2，錯誤；②鐵露置在空氣中一段時間后就會生銹，性質更活潑的鋁在空氣中放置由于金屬表面產生了一層致密的氧化物，對內層的金屬起保護作用，因此Al能穩(wěn)定存在于空氣中，錯誤；③Al(OH)3、Cu(OH)2受熱易分解產生金屬氧化物和水，Fe(OH)3受熱也易分解產生氧化鐵和水，錯誤；④由于AlCl3是共價化合物，因此不能用電解熔融的AlCl3來制取金屬鋁；而MgCl2是離子化合物，因此可以能用電解熔融的MgCl2來制取金屬鎂，錯誤。故上述類推錯誤的是①②④，選項C符合題意。答案：C3．解析：A選項，實驗現象正確，但不能說明鋁比鎂金屬性強，錯誤；B選項，說明鋁被氧化后生成的氧化鋁熔點高，因此內部熔化而外部沒有熔化，錯誤；C選項，NH4Cl水解呈酸性，故鋁片與之反應產生H2和氨氣，錯誤；D選項，生成的白色沉淀是氫氧化鋁，加過量氫氧化鈉后溶解生成偏鋁酸鈉，說明氫氧化鋁能溶于氫氧化鈉溶液，正確。4．解析：儲熱材料是一類重要的能量存儲物質，單位質量的儲熱材料在發(fā)生熔融或結晶時會吸收或釋放較大的熱量，A正確；Ge位于周期表“梯子線”附近，其單晶可以作為光電轉換材料用于太陽能電池，B正確；BaSO4不溶于HCl溶液，可作為造影劑用于X-射線檢查腸胃道疾病，C正確；納米鐵粉可以高效地去除被污染水體中的Pb2＋、Cu2＋、Cd2＋、Hg2＋等重金屬離子，其本質原因是鐵是活潑金屬，能與Pb2＋、Cu2＋、Cd2＋、Hg2＋等重金屬離子發(fā)生置換反應，從而過濾除去，D錯誤。答案：D5．解析：A選項，由最終要得到的氯化鐵及流程圖知b是鹽酸，錯誤；B選項，操作Ⅰ和操作Ⅱ是過濾，操作Ⅲ為蒸發(fā)結晶，故所用儀器有差異，錯誤；C選項，濾液Z和X中均含有氯化亞鐵，因此c為氯氣，正確；D選項，高錳酸鉀能氧化氯離子而褪色，因此不能用于檢驗是否含有亞鐵離子，錯誤。答案：C6．解析：A．鹵塊主要成分為MgCl2?6H2O，含有MgSO4、FeCl2等雜質，進入KMnO4發(fā)生的氧化還原反應只有1個，即亞鐵離子與高錳酸根離子的反應，故A錯誤；B．鹵塊中含有雜質硫酸根離子，進入氯化鋇的目的是使硫酸根離子與鋇離子反應生成硫酸鋇沉淀，故B正確；C．氫氧化鎂和氧化鎂都屬于難溶物，且氫氧化鎂的溶解度都小于氫氧化鐵，所以也可用Mg（OH）2代替MgO調節(jié)溶液的pH，從而沉淀出氫氧化鐵，故C正確；D．在濾液中加NaClO3飽和溶液，發(fā)生反應為：MgCl2+2NaClO3═Mg（ClO3）2↓+2NaCl，原理是相同溫度下Mg（ClO3）2溶解度比NaClO3小，故D正確。答案：A7．解析：A、具支試管內氣體受熱壓強增大，不能更快更清晰地觀察到液柱上升，故A錯誤；B、鐵做負極，故B錯誤；C、負極電極反應式為Al﹣3e﹣=Al3+，正極反應式O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣，總反應方程式為：4Al+3O2+6H2O═4Al（OH）3，故C錯誤；D、負極電極反應式為Al﹣3e﹣=Al3+，正極反應式O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣，總反應方程式為：4Al+3O2+6H2O═4Al（OH）3，生成的Al（OH）3進一步脫水形成白斑，故D正確。答案：D8．解析：I.(1)生成等量硝酸銅，乙同學的方案由于無污染環(huán)境的NO氣體產生，且消耗硝酸的量少，所以更加合理。(2)為了控制氧氣的產生速率，應采用A或B帶分液漏斗可以隨時停止的裝置，B裝置右邊錐形瓶能夠觀察到氣泡的產生速率，更好的控制流速，故答案選B。II.(2)②若假設2或3成立，則溶液中存在鐵離子，現象是溶液變血紅色；若溶液中有銅離子，鐵粉可置換出單質銅，故有紅色固體析出；若假設2成立，即溶液中有鐵離子無銅離子，現象為產生紅褐色沉淀，同時溶液呈無色；若假設3成立，即溶液中有鐵離子也有銅離子，現象為產生紅褐色沉淀，同時溶液呈深藍色。III.根據題意可知每1molCO2中有1molO原子來自原混合物，故原混合物中O原子的質量為×12g/mol=；故原混合物的質量等于金屬的質量加上氧原子的質量：+=。答案