高考化学铁及其化合物推断题-经典压轴题及答案

高考化学铁及其化合物推断题-经典压轴题及答案
一、铁及其化合物
1．下列各物质是中学化学中常见的物质，甲为常见金属单质，丙为黄绿色的单质气体，乙、丁是常见无色气态非金属单质，其它均为化合物，C 常温下为一种液体，B 、D 分别为黑色粉末和黑色晶体，G 为淡黄色固体，J 为生活中常见的调味品，I 为红褐色固体，F 为棕黄色溶液。

①是实验室制取丁的反应之一。

各物质间的转化如下图所示，回答下列问题(部分生成物未列出)：
(1)物质I 的化学式为________；F 中阴离子是______________；
(2)反应①的化学方程式为为____________；
(3)B 与K 的反应是实验室制取丙的反应，其离子方程式为____________；
(4)反应②的化学方程式为_____________；
(5)若E 与G 以物质的量比为1:1投入足量水中，反应的化学方程式为_________；生成1mol 气体转移电子的个数为__________。

【答案】Fe(OH)3 Cl - 2H 2O 22MnO 2H 2O+O 2 MnO 2+4H ++2Cl －ΔMn 2++Cl 2↑+2H 2O 3Fe + 4H 2O(g)高温Fe 3O 4 +4H 2 4FeCl 2+4Na 2O 2 + 6H 2O = 4Fe(OH)3↓+8NaCl + O 2↑ 6N A
【解析】
【分析】
丙为黄绿色单质气体，所以丙为Cl 2，B 与K 的反应是实验室制取丙的反应，且B 为黑色粉末，则B 为MnO 2，K 为HCl ；①是实验室制取丁的反应之一，则该反应为双氧水在二氧化锰的催化作用下制取氧气的反应，所以C 为H 2O ，丁为氧气；G 为淡黄色固体，且可以生成氧气，则G 应为Na 2O 2，则J 为生活中常见的调味品，应为NaCl ，I 为红褐色固体应为Fe(OH)3；F 为棕黄色溶液，应含Fe 3+，E 与氯气反应可生成F ，则F 为FeCl 3，E 为FeCl 2；氯化铁可以与单质铁反应生成氯化亚铁，所以甲为铁单质，Fe 可以在高温条件下与水反应生成氢气和四氧化三铁，所以乙为氢气，D 为Fe 3O 4。

【详解】
(1)根据分析可知物质I 为Fe(OH)3；F 中阴离子为Cl -；
(2)反应①为双氧水在二氧化锰的催化作用下制取氧气，方程式为2H 2O 22MnO 2H 2O+O 2；
(3)实验室利用浓盐酸和二氧化锰共热制取氯气，方程式为：MnO 2+4H ++2Cl －
Δ
Mn2++Cl2↑+2H2O；
(4)反应②为Fe在高温条件下与水蒸气反应生成氢气和四氧化三铁的反应，方程式为：3Fe
+ 4H2O(g)高温
Fe3O4 +4H2；
(5)E为FeCl2，G为Na2O2，过氧化钠有强氧化性可氧化亚铁离子为铁离子，被还原时-1价的氧被还原成-2价，二者1：1反应，说明氧化产物不止有Fe3+，再联系过氧化钠可以与水反应生成氧气，可知产物中应还有氧气，Na2O2自身发生氧化还原反应，所以E与G以物质的量比为1:1投入足量水中，反应方程式为4FeCl2+4Na2O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3↓+8NaCl + O2↑。

【点睛】
解决此类题目要根据物质的性质、特征作为突破口进行推断，例如本题中“丙为黄绿色单质气体”，则丙为Cl2，“F为棕黄色溶液”，则其溶液中应含有Fe3+，学生平时的学习中要注意多积累一些有特殊性质的物质。

2．X、Y、Z、W 为四种常见元素，其中 X、Y、Z 为短周期元素。

ZX4分子是由粗Z提纯Z的中间产物，X的最高价氧化物对应的水化物为无机酸中的最强酸，Y的离子在同周期中离子半径最小，其氧化物有两性且可用于制造一种极有前途的高温材料，Z是无机非金属材料的主角，其单质是制取大规模集成电路的主要原料，W原子的最外层电子数小于4且W 的常见化合价有+3、+2，WX3的稀溶液呈黄色，回答下列问题：
(1)X在元素周期表的位置________________,其简单阴离子的结构示意图为
____________________，用电子式表示X的氢化物的形成过程
______________________________。

(2)Z的氧化物在通讯领域用来作_______________。

锗与Z是同一主族元素，它可用来制造半导体晶体管。

研究表明：有机锗具有明显的抗肿瘤活性，锗不与 NaOH溶液反应但在有H2O2存在时可与NaOH溶液反应生成锗酸盐，反应的化学方程式为：
_______________________________
(3)W(OH)2在空气中不稳定，极易被氧化，由白色迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，反应的化学方程式为：____________________________________，若灼烧W(OH)2固体得到
___________。

【答案】第三周期ⅦA族光导纤维 Ge + 2H2O2 +
2NaOH = Na2GeO3 + 3H2O 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 Fe2O3
【解析】
【分析】
根据元素的性质及用途等信息分析元素的种类；根据核外电子排布情况确定在元素周期表中的位置；根据物质的性质及反应的现象书写反应方程式，及用相关化学用语表示物质的组成和结构。

【详解】
Z是无机非金属材料的主角，其单质是制取大规模集成电路的主要原料，则Z为硅；ZX4分子是由粗Z提纯Z的中间产物，X的最高价氧化物对应的水化物为无机酸中的最强酸，则X 为氯；Y的离子在同周期中离子半径最小，其氧化物有两性且可用于制造一种极有前途的高温材料，则Y为铝；W原子的最外层电子数小于4且W的常见化合价有+3、+2，WX3的稀溶液呈黄色，则W为铁；
(1)X为氯元素，在元素周期表的位置为：第三周期ⅦA族；氯离子的结构示意图为：
；用电子式表示HCl的形成过程:；
(2)Z为硅，二氧化硅在通讯领域用作光导纤维；根据题干信息知锗NaOH溶液在有H2O2存在时反应生成锗酸盐，反应的化学方程式为：Ge + 2H2O2 + 2NaOH = Na2GeO3 + 3H2O；(3)反应现象知该反应为氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁，反应的化学方程式为：4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3，Fe(OH)3不稳定，灼烧分解得到固体Fe2O3。

3．下列物质A－F是我们熟悉的单质或化合物，其中A、B均是常见的金属，且B的合金用量最大；E在常温下是黄绿色气体；适当的条件下，它们之间可以发生如图所示的转化。

（1）G溶液中溶质的化学式为_____________。

（2）请写出反应D→F的化学方程式：_________。

（3）检验F中金属阳离子的常用试剂是______________（填物质的化学式）；现象是
____________。

（4）E物质可与石灰乳反应制取漂白粉，写出漂白粉的有效成分_________。

（5）写出C与过量氢氧化钠溶液反应的离子方程式_______________。

（6）若向D溶液中滴加氢氧化钠溶液，现象是：____，反应过程中的化学方程式为：
____，______。

【答案】NaAlO2 2FeCl2+ Cl2= 2FeCl3 KSCN 溶液呈血红色 Ca（ClO）2 Al3+ +4OH-=AlO2-+2H2O 先产生白色沉淀，后白色沉淀变为灰绿色，最后变为红褐色 FeCl2+2NaOH=Fe （OH）2↓+2NaCl 4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3
【解析】
【分析】
B的合金用量最大，所以B为Fe；E在常温下是黄绿色气体，所以E为Cl2；盐酸与铁反应生成FeCl2，FeCl2与Cl2反应生成的F为FeCl3；金属A与盐酸反应后生成的盐，与适量的NaOH溶液反应能生成白色沉淀，白色沉淀还能溶于NaOH，所以A为Al单质，C为AlCl3
溶液，G 为NaAlO 2溶液。

【详解】
(1)根据分析可知，G 即为偏铝酸钠溶液，溶质的化学式为NaAlO 2;
(2)根据分析可知，D 为FeCl 2，与E 即Cl 2反应后生成FeCl 3，方程式为：
2232FeCl Cl =2FeCl +；
(3)检验Fe 3+常用硫氰化钾溶液，Fe 3+遇SCN -生成血红色物质；
(4)漂白粉中的有效物质为次氯酸钙；
(5)通过分析可知，C 为AlCl 3溶液，与过量的NaOH 溶液反应，生成偏铝酸钠和水，离子方程式为：322Al 4OH =AlO 2H O +--
++；
(6)通过分析可知，D 的溶液为FeCl 2溶液，FeCl 2会与NaOH 溶液反应生成很不稳定的白色Fe(OH)2沉淀，沉淀会迅速的被氧化为Fe(OH)3，转化的现象为：白色沉淀先转变为灰绿色，最终变为红褐色；相关的方程式还有：22234Fe(OH)O 2H O=4Fe(OH)++；
4．现有X 、Y 、Z 三种非金属元素,A 、B 、C 三种金属元素,有:
①X 、Y 、Z 的单质在常温下均为气体;
②X 的单质在Z 的单质中燃烧,火焰呈苍白色。

产物XZ 的水溶液可使石蕊试液变红; ③2molX 的单质可与1molY 的单质化合生成2molX 2Y ,X 2Y 在常温下为液体;
④Z 的单质溶于X 2Y 中所得的溶液具有漂白性;
⑤A 的单质可以在Z 的单质中燃烧,生成黑棕色固体,该固体溶于水得到棕黄色溶液; ⑥B 与Z 可形成化合物BZ 3,向BZ 3的溶液中逐滴滴加NaOH 溶液,先生成白色沉淀后沉淀逐渐溶解;
⑦C 的单质与Y 的单质反应可能得到两种产物,其中一种为淡黄色固体M
请回答下列问题:
（1）写出下列物质的化学式:XZ__________,X 2Y__________,M__________
（2）Z 的单质溶于X 2Y 中所得溶液中起漂白作用的物质是__________(填化学式) （3）A 的单质与Z 的单质反应的化学方程式为__________
（4）BZ 3与过量的NaOH 溶液反应的离子方程式为__________
（5）X 的单质与Z 的单质的混合气体经点燃充分反应后,冷却至室温,再通入足量的NaOH 溶液中,气体被完全吸收,则原混合气体中X 的单质与Z 的单质的体积关系可能为__________(用相应化学式表示X 、Z 的单质)
【答案】HCl H 2O Na 2O 2 HClO 2Fe+3Cl 2
2FeCl 3 Al 3++4OH -=-
2AlO +2H 2O V(H 2):V(Cl 2)≤1:1
【解析】
【分析】
现有X 、Y 、Z 三种非金属元素，A 、B 、C 三种金属元素，有①X 、Y 、Z 的单质在常温下均为气体；②X 的单质在Z 的单质中燃烧，火焰呈苍白色，产物XZ 的水溶液可使石蕊试液变红，则XZ 为HCl ，得出X 为H ，Z 为Cl ；③2mol X 的单质可与1molY 的单质化合生成2molX 2Y ，X 2Y 在常温下为液体，则X 2Y 为H 2O ，Y 为O ；④Z 的单质溶于X 2Y 中所得的溶液
具有漂白性；⑤A的单质可以在Z的单质中燃烧，生成黑棕色固体，该固体溶于水得到棕黄色溶液，则为氯化铁溶液，即A为Fe；⑥B与Z可形成化合物BZ3，向BZ3的溶液中逐滴滴加NaOH溶液，先生成白色沉淀后沉淀逐渐溶解，则B为Al；⑦C的单质与Y的单质反应可能得到两种产物，其中一种为淡黄色固体M，则M为过氧化钠，则C为Na。

【详解】
⑴根据分析得出下列物质的化学式：XZ为HCl，X2Y为H2O，M为Na2O2；故答案为：HCl；H2O；Na2O2。

⑵Z的单质溶于X2Y反应生成盐酸和次氯酸，次氯酸起漂白作用；故答案为：HClO。

⑶A的单质与Z的单质反应是铁与氯气反应生成氯化铁，其化学方程式为
2Fe+3Cl2点燃
2FeCl3；故答案为：2Fe+3Cl2
点燃
2FeCl3。

⑷氯化铝与过量的NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和水，其离子方程式为Al3++4OH－= AlO2－+2H2O；故答案为：Al3++4OH－= AlO2－+2H2O。

⑸X的单质与Z的单质的混合气体经点燃充分反应生成HCl，H2 + Cl2点燃
2HCl，反应后冷
却至室温，再通入足量的NaOH溶液中，气体被完全吸收，氯化氢和氢氧化钠反应生成氯化钠和水，氯气也要与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，因此氯气过量或刚好生成HCl，气体都能完全被吸收，故原混合气体中X的单质与Z的单质的体积关系可能为V(H2):V(Cl2) ≤ 1:1；故答案为：V(H2):V(Cl2) ≤ 1:1。

5．A、B、C均为中学化学常见的纯净物，它们之间存在如下转化关系：
其中①②③均为有单质参与的反应。

（1）若A是常见的金属，①③中均有同一种黄绿色气体参与反应，B溶液遇KSCN显血红色，且②为化合反应，写出反应②的离子方程式_________________________。

（2）如何检验上述C溶液中的阳离子？______________________。

（3）若B是太阳能电池用的光伏材料，①②③为工业制备B的反应。

C的化学式是
____________，属于置换反应____________，（填序号）写出反应①的化学方程式
____________________。

【答案】Fe+2Fe3+＝3Fe2+取少量溶液于试管，加KSCN溶液，无明显现象，再加氯水，溶液变成血红色，则证明含Fe2+ SiCl4①③ 2C+SiO2Si+2CO↑
【解析】
【分析】
(1)由转化关系可知A为变价金属，则A应为Fe，B为氯化铁，C为氯化亚铁，②为Fe与氯化铁的反应；
(3)B是太阳能电池用的光伏材料，可知B为Si，①为C与二氧化硅的反应，①②③为工业制备B的反应，则C为SiCl4，③中SiCl4与氢气反应，提纯Si，以此解答该题。

【详解】
(1)A是常见的金属，①③中均有同一种气态非金属单质参与反应，且②为化合反应，则该非金属气体为Cl2，B为氯化铁，则反应②的离子方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+；
(2)由分析知C为氯化亚铁，检验Fe2+的操作方法是取少量溶液于试管，加KSCN溶液，无明显现象，再加氯水，溶液变成血红色，则证明含Fe2+；
(3)B是太阳能电池用的光伏材料，可知B为Si，①为C与二氧化硅的反应，①②③为工业制备B的反应，则C为SiCl4，其中②为Si和Cl2化合生成SiCl4，③中SiCl4与氢气反应，提纯Si，则反应①的化学方程式为SiO2+2C Si+2CO↑，其中属于置换反应的有①③。

6．工业上用某矿渣(含有Cu2O、Al2O3、Fe2O3、SiO2)提取铜的操作流程如图(金属单质E可由滤液C制取)：
已知：Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O
(1)固体混合物B的成分是_____。

它与NaOH溶液反应的离子方程式为_____。

(2)滤液A中铁元素的存在形式为_____(填离子符号)，生成该离子与Fe元素有关的离子反应方程式为_____。

要检验该铁元素的离子的实验_____
(3)在滤液C中通入足量CO2的离子方程式为_____
(4)金属单质E从固体混合物F中置换出Cu的化学方程式为_____
【答案】SiO2和Cu SiO2+2OH-=SiO32-+H2O Fe2+ Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、
2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+取少量溶液于试管中，滴加KSCN，溶液不变红，再加入氯水，溶液变为血红色，则有Fe2+ OH-+CO2=HCO3-；AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3- 2Al+3CuO高温Al2O3+3Cu
【解析】
【分析】
氧化亚铜与盐酸反应生成铜和铜离子，二氧化硅与盐酸不反应，氧化铁与盐酸反应生成Fe3+，铁离子与铜反应生成亚铁离子，固体为二氧化硅和铜，滤液中含有铜离子、亚铁离子、铝离子，加入足量的氢氧化钠溶液，滤液C中含有偏铝酸根离子，金属E为铝，固体D为氢氧化铜和氢氧化铁的混合物，在空气中灼烧，F为氧化铜和氧化铁的混合物，粗铜
为铜、铝、铁的混合物，经过电解可得到纯铜。

【详解】
(1)固体混合物B的成分是SiO2和Cu。

它与NaOH溶液即二氧化硅与氢氧化钠反应，反应的离子方程式为SiO2+2OH-=SiO32-+H2O。

(2)氧化亚铜与盐酸反应生成铜单质和铜离子，氧化铁与盐酸反应生成铁离子，与铜反应生成亚铁离子，有铜剩余，故铁离子完全转化为亚铁离子，滤液A中铁元素的存在形式为Fe2+，生成该离子与Fe元素有关的离子反应方程式为Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、
2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+。

要检验该铁元素的离子的实验为取少量溶液于试管中，滴加KSCN，溶液不变红，再加入氯水，溶液变为血红色，则有Fe2+。

(3)在滤液C中含有偏铝酸钠和氢氧化钠，通入足量CO2的离子方程式为OH-+CO2=HCO3-；AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-。

(4)金属单质E为铝，从固体混合物F为氧化铜和氧化铁的混合物，置换出Cu的化学方程式为铝热反应，2Al+3CuO高温Al2O3+3Cu。

7．氯化钙可用于生产补钙、抗过敏和消炎等药物。

以工业碳酸钙（含有少量Al3+、Fe3+等杂质）生产医药级二水合氯化钙（CaCl2·2H2O）的主要流程如下：
完成下列填空：
(1)除杂操作是加入物质A来调节溶液的pH，以除去溶液中的Al3+、Fe3+，根据下表所给信息，此时控制溶液的pH范围是_____________，加入的物质A是___________（写化学式）。

开始沉淀时的pH沉淀完全时的pH沉淀开始溶解时的pH
Al(OH)3 3.3 5.27.8
Fe(OH)3 1.5 4.1－
(2)检验Fe3+是否沉淀完全的实验操作是
____________________________________________。

(3)酸化操作是加入盐酸，调节溶液的pH，其目的是
_________________________________。

(4)测定制得的样品的纯度，可采用如下方案：
a．称取0.750 g样品，溶解，在250 mL容量瓶中定容；
b．量取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中；
c．用0.050 mol/L AgNO3溶液滴定至终点，消耗AgNO3溶液体积的平均值为20.39 mL。

①上述测定过程中，需要用到的玻璃仪器除了容量瓶、锥形瓶，还有
__________________。

②计算上述样品中CaCl2·2H2O的质量分数为__________________（保留三位有效数字）。

③若配制和滴定操作均无误，但最终测定的样品中CaCl2·2H2O的质量分数偏高，写出可能导致该结果的一种情况___________________________________________。

【答案】5.2≤pH＜7.8 Ca(OH)2或CaO或CaCO3取少量上层清液，滴加KSCN溶液，若不出现血红色，表明Fe(OH)3沉淀完全将溶液中的少量Ca(OH)2转化为CaCl2烧杯、玻璃棒、胶头滴管、滴定管 99.9% 蒸发结晶过程中，温度过高，使CaCl2·2H2O失去部分结晶水
【解析】
【分析】
工业碳酸钙加过量盐酸进行溶解，得到Ca2+、Al3+、Fe3+，加入物质A来调节溶液的pH，以除去溶液中的Al3+、Fe3+，根据沉淀对应的pH表，需要把二者沉淀完全，pH最小为5.2，但是当pH大于等于7.8，氢氧化铝开始溶解，故调节pH范围是5.2≤pH＜7.8；加入的A 能调节pH，但是不能引入新杂质，则可以选用Ca(OH)2或CaO或CaCO3；过滤后滤液进行盐酸酸化，在160℃蒸发结晶，得产品CaCl2·2H2O。

【详解】
(1)根据分析，加入物质A来调节溶液的pH，此时控制溶液的pH范围是5.2≤pH＜7.8；加入的物质A是Ca(OH)2或CaO或CaCO3（填一种即可）；
(2)检验Fe3+是否沉淀完全的实验操作是：取少量上层清液，滴加KSCN溶液，若不出现血红色，表明Fe(OH)3沉淀完全；
(3)酸化操作是加入盐酸，调节溶液的pH，其目的是将溶液中的少量Ca(OH)2转化为CaCl2，防止产物中混有Ca(OH)2杂质；
(4) ①测定样品的纯度过程中，a为配制一定体积物质的量浓度溶液的过程，需要用到的玻璃仪器：烧杯、玻璃棒、250mL容量瓶、胶头滴管；b、c为滴定过程，需要用到的玻璃仪器：锥形瓶、滴定管；故上述测定过程中，需要用到的玻璃仪器除了容量瓶、锥形瓶，还有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、滴定管；②使用AgNO3溶液滴定样品的CaCl2·2H2O，n
（Ag+）=0.050 mol/L×20.39 ×10-3L=1.0195 ×10-3mol，则25mL中含n（Cl-）=1.0195×10-3mol，250 mL中含n（Cl-）=1.0195×10-2mol，含n（CaCl2·2H2O）=5.0975×10-3mol，m （CaCl2·2H2O）=5.0975×10-3mol×147g·mol-1=0.7493g，样品CaCl2·2H2O的质量分数
=0.749
0.7
%
50
100
g
g
=99.9%；③蒸发结晶过程中，温度过高，使CaCl
2·2H2O失去部分结晶
水，而计算的时候仍按照没有失去结晶水的化合物质量计算，故最终测定的样品中
CaCl2·2H2O的质量分数偏高。

【点睛】
化工流程中把握常见的金属离子的除杂方式；注意调节pH的范围，以及试剂的选用，不引入新杂质用可以与氢离子发生反应，一般选用制备物质的阳离子对应的氧化物、氢氧化物等。

8．某工厂废金属屑的主要成分为Cu 、Fe 和Al ，此外还含有少量Al 2O 3和Fe 2O 3，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，用该工厂的金属废料制取氯化
铝、绿矾晶体(FeSO 4·
7H 2O)和胆矾晶体。

完成下列填空：
（1）写出步骤Ⅰ反应的离子方程式：___。

（2）试剂X 是___，溶液D 是___。

（3）在步骤Ⅱ中，用如图装置制取CO 2并通入溶液A 中。

一段时间后，仍观察不到烧杯中产生白色沉淀。

为了固体C 的生成，在药品和装置上可采取的改进措施是___。

（4）溶液E 中加入KSCN 溶液无明显现象，表明滤液中不存在Fe 3+，用离子方程式解释其可能的原因：___。

（5）将固体F 继续加入热的稀硫酸，同时不断鼓入空气，固体溶解得CuSO 4溶液，写出反应的化学方程式：___。

【答案】-22-2=2Al+2H O+2OH 2AlO +3H ↑、--2322Al O +2OH =2AlO +H O 稀硫酸
NaHCO 3溶液 浓盐酸改为稀盐酸；在装置a 和装置b 之间增加一个盛有饱和NaHCO 3溶液的洗气瓶，以除去装置a 中挥发出的HCl 2Fe 3++Fe=3Fe 2+、2Fe 3++Cu=2Fe 2++Cu 2+
22442=2Cu+O +2H SO 2CuSO +2H O ∆
【解析】
【分析】
Fe 、Cu 、Fe 2O 3都不与NaOH 溶液反应，Al 和Al 2O 3可与NaOH 溶液反应，用含有Al 、Fe 、Cu 和Al 2O 3和Fe 2O 3的废金属屑制取AlCl 3、绿矾晶体(FeSO 4•7H 2O)和胆矾晶体流程为：合金中Al 、Al 2O 3与NaOH 反应，所得滤液A 为NaAlO 2溶液，经途径Ⅱ与足量二氧化碳发生反应：()223--
23AlO +CO +2H O H =Al OH CO +↓，反应可生成Al(OH)3固体C ，生成的Al(OH)3再和盐酸反应生成AlCl 3，得到的AlCl 3较纯净；溶液D 为NaHCO 3溶液；滤渣B 为Fe 和Cu 的化合物，加入足量稀硫酸，得到的滤液E 为FeSO 4，经蒸发浓缩、冷却结晶可得到绿矾，滤渣F 为Cu ，可用于制备胆矾，据此分析解答。

【详解】
（1）铝、氧化铝与氢氧化钠反应，所得滤液A 为NaAlO 2溶液，反应的离子方程式为：
-22-
2=2Al+2H O+2OH 2AlO +3H ↑、--
2322Al O +2OH =2AlO +H O ；
（2）金属铁和金属铜不与氢氧化钠溶液反应，金属铜和稀硫酸之间不反应，但是金属铁可以和稀硫酸之间反应生成硫酸亚铁和氢气，进而制得绿矾晶体，所以试剂X 为稀硫酸；溶液D 为NaHCO 3溶液；
（3）进行步骤Ⅱ时，该小组用如图所示装置及试剂将制得的CO 2气体通入溶液A 中，一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀逐渐减少，其原因是二氧化碳气体中含有从盐酸中挥发出的HCl 气体，氯化氢在水中溶解了部分沉淀，发生的反应为：
Al(OH)3+3H +=Al 3++3H 2O ，为了避免固体C 减少，可在制取二氧化碳的收集装置中增加一个洗去HCl 的装置，二氧化碳在饱和NaHCO 3中不溶，氯化氢和NaHCO 3反应生成二氧化碳气体，所以可降低盐酸浓度；在装置I 和Ⅱ之间增加一个盛有饱和NaHCO 3溶液的洗气瓶，除去二氧化碳中的氯化氢；
（4）溶液E 中加入KSCN 溶液无明显现象，表明滤液中不存在Fe 3+，原因是Fe 3+被Fe 、Cu 还原生成Fe 2+，所以加入KSCN 溶液没有明显现象，故答案为：2Fe 3++Fe=3Fe 2+、2Fe 3++Cu=2Fe 2++Cu 2+；
（5）用固体F 继续加入热的稀H 2SO 4，同时不断鼓入空气，固体溶解得CuSO 4溶液，说明在加热条件下，Cu 、氧气和稀硫酸发生氧化还原反应生成硫酸铜和水，反应的化学方程式为：22442=2Cu+O +2H SO 2CuSO +2H O ∆。

9．稀土元素包括钪、钇和镧系（含Ce 、Eu )共17种元素， 是重要的战略资源，我省稀土资源非常丰富．某彩色电视机显示屏生产过程中产生大量的废荧光粉末含 ( Eu 2O 3、SiO 2、Fe 2O 3、CeO 2、MnO 等物质）．某课题组以此粉末为原料， 设计如下工艺流程对资源进行回收，得到较为纯净的CeO 2和Eu 2O 3 （氧化铕）．
已知：CeO 2 不溶于桸硫酸，也不溶于NaOH 溶液，Eu 2O 3可溶于稀硫酸
(1)往滤渣中加稀硫酸和H 2O 2进行酸浸，反应的离子方程式____________ 。

为了提高酸浸率，可以适当提高反应温度，但温度偏高浸出率反而会减小，其原因是
________________________________。

(2)有机物HR 能将Ce 3+从水溶液中萃取出来．该过程可表示为：Ce 3+（水层）+3HR (有机层)CeR 3(有机层）+3H +(水层）。

向 CeR 3(有机层）中加入稀硫酸进行反萃取能获得较纯的含Ce 3+水溶液，从平衡角度解释其原因：________________________。

(3)流程中由含 Ce 3+滤液生成Ce(OH)4的离子方程式____________________。

(4)取上述流程中得到的Ce(OH)4 产品 0.52 g, 加硫酸溶解后，用浓度为 0.1000mol •L -1FeSO 4标准溶液滴定至终点时，铈被还原为Ce 3+ , 消耗 24.00 mL 标准溶液。

该产品中 Ce(OH)4的质量分数为___________。

(5)已知含 Ce3+溶液也可以先加碱调 pH后再通入氧气氧化可得到Ce(OH)4。

298K
时,K sp[Ce(OH)3]=5×10-20，若溶液中c(Ce3+)=0.05mol•L-1, 加碱调节pH 到_____时Ce3+开始沉淀（忽略加碱过程中溶液体积变化）．
(6)萃取剂对金属离子的萃取率与 pH的关系如图所示．流程中为了用萃取剂除去金属杂质离子，进行萃取2 最适宜的pH 是_______（填选项序号）．其原因是 _____。

A． 2.0 左右 B . 3.0 左右 C．5.0 左右
【答案】2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O 温度升高，H2O2受热易分解，造成浸出率偏低；加入稀硫酸时，c（H+）增大，平衡向形成Ce3+的方向移动， 4Ce3++O2+12OH-
+2H2O=4Ce(OH)4 96% 8 B 使Fe3+、Mn2+完全除去，并防止Eu3+被萃取导致损失
【解析】
【分析】
废荧光粉末含 ( Eu2O3、SiO2、Fe2O3、CeO2、MnO 等物质），加入硫酸，滤液含有Eu3+、Fe3+、Mn2+等，经萃取，可除去Fe3+、Mn2+等，加入氨水，可生成Eu（OH）3，加热分解可生成Eu2O3；滤渣中含有CeO2、SiO2，加入稀硫酸和过氧化氢，经萃取、反萃取，可得到含有Ce3+的溶液，加入氢氧化钠并通入氧气，可生成Ce（OH）4，加热可生成CeO2。

【详解】
（1）在酸浸时发生的离子反应为2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O，H2O2受热易分解，为防止其分解，则温度不宜太高，故答案为：2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O；温度升高，H2O2受热易分解，造成浸出率偏低；
（2）根据平衡Ce3+（水层）+3HR(有机层)CeR3(有机层）+3H+(水层），向 CeR3(有机层）中加入稀硫酸时，c（H+）增大，平衡向形成Ce3+的方向移动，则Ce3+从水溶液中被萃取出来，故答案为：加入稀硫酸时，c（H+）增大，平衡向形成Ce3+的方向移动；
（3）流程中Ce3+与氧气、氢氧化钠反应生成 Ce(OH)4，离子方程式为4Ce3++O2+12OH-
+2H2O=4Ce(OH)4，故答案为：4Ce3++O2+12OH-+2H2O=4Ce(OH)4；
（4）Ce(OH)4加硫酸溶解后，被FeSO4还原为Ce3+ ,则有Ce(OH)4~ Ce3+~ FeSO4，则
n[Ce(OH)4]=0.1×24×10-3mol=2.4×10-3mol，m[Ce(OH)4]=2.4×10-3mol×208g/mol=0.4992g，该产
品的纯度为：0.4992g
100%=96%
0.520g
⨯，故答案为：96%；
（5）298K时，K sp[Ce(OH)3]=5×10-20，若溶液中c(Ce3+)=0.05mol•L-1, Ce3+开始沉淀，则c
（OH-）
-20
-6
3
510
mol/L=110mol/L
0.05
⨯
⨯，则pH=8，故答案为：8；
（6）溶液中存在Eu3+、Mn2+金属离子，由萃取剂对金属离子的萃取率与 pH的关系图可知，调节pH在3.0左右，可使Fe3+、Mn2+完全除去，并防止Eu3+被萃取导致损失，故答案为：B；使Fe3+、Mn2+完全除去，并防止Eu3+被萃取导致损失。

10．NH4HCO3的分解温度是 35℃。

以氯化钾和制取二氧化钛的副产品硫酸亚铁为原料生产铁红颜料和过二硫酸铵等，原料的综合利用率较高。

其主要流程如下：
（1）气体x是_________，反应 I 需控制反应温度低于35℃ , 其目的是_______。

（2）反应I的离子方程式为 ___________，FeCO3灼烧的反应方程式为 __________。

（3）各物质的溶解度曲线如图，晶体z是____，简述反应III发生的原因 ________，工业生产上常在反应III的过程中加入一定量的乙醇，其目的是_____________。

（4）反应IV 常用于生产(NH4)2S2O8 (过二硫酸铵）。

电解时均用惰性电极，气体y是
__________，阳极发生的电极反应可表示为_______________ 。

【答案】CO2或二氧化碳防止 NH4HCO3分解（或减少 Fe2＋的水解） Fe2++2HCO3-
=FeCO3↓+H2O+CO2↑ 4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2 K2SO4在相同温度下，K2SO4最先达到饱和或 K2SO4溶解度最小或 K2SO4溶解度比 KCl、(NH4)2SO4小或离子反应向生成溶解度更小的 K2SO4的方向进行，故先析出降低 K2SO4 的溶解度 H2 2SO42－-2e- = S2O82－或 2HSO4－-2e- = 2H++S2O82－
【解析】
【分析】
反应I是FeSO4与NH4HCO3反应生成FeCO3、H2O和CO2，过滤得到沉淀碳酸亚铁，碳酸亚铁在氧气中灼烧生成氧化铁和二氧化碳，滤液为硫酸铵和NH4HCO3，向滤液中加入稀硫酸反应生成硫酸铵，硫酸铵加入KCl发生复分解反应生成硫酸钾和氯化铵，电解硫酸铵得到
过二硫酸铵。

【详解】
⑴根据分析得到气体x是CO2，根据题中信息NH4HCO3的分解温度是 35℃，因此反应I需控制反应温度低于35℃，其目的是防止NH4HCO3分解(或减少 Fe2＋的水解)；故答案为：CO2或二氧化碳；防止NH4HCO3分解(或减少 Fe2＋的水解)。

⑵反应I是 Fe2+与HCO3－反应生成FeCO3、H2O和CO2，其离子方程式为Fe2++2HCO3－= FeCO3↓+H2O+CO2↑，FeCO3灼烧与氧气反应生成氧化铁和二氧化碳，其反应方程式为
FeCO3+O2灼烧
2Fe2O3+4CO2；故答案为：Fe2++2HCO3－= FeCO3↓+H2O+CO2↑；FeCO3+O2
灼烧
2Fe2O3+4CO2。

⑶各物质的溶解度曲线如图，在相同温度下，K2SO4溶解度最小，离子反应向生成溶解度更小的K2SO4的方向进行，因此先析出晶体z是K2SO4，工业生产上常在反应III的过程中加入一定量的乙醇，其目的是降低 K2SO4 的溶解度；故答案为：K2SO4；在相同温度下，K2SO4最先达到饱和或 K2SO4溶解度最小或 K2SO4溶解度比 KCl、(NH4)2SO4小或离子反应向生成溶解度更小的 K2SO4的方向进行，故先析出；降低 K2SO4的溶解度。

⑷反应IV常用于生产(NH4)2S2O8(过二硫酸铵)，反应IV是电解硫酸根或硫酸氢根生成(NH4)2S2O8，化合价升高，发生氧化反应，在阳极反应，因此阴极是氢离子得到电子生成氢气，故气体y是H2，阳极发生的电极反应可表示为2SO42−−2e－ = S2O82−或2HSO4－−2e－ =
2H++S2O82−；故答案为：H2；2SO42−−2e－ = S2O82−或2HSO4－−2e－ = 2H++S2O82−。