第3章《物质的性质与转化》测试卷
一、单选题
1．下列有关物质的用途说法错误的是
A．液氨可用作制冷剂 B．明矾可用于水的杀菌消毒
C．碳酸氢钠可用于焙制糕点 D．氢氧化铝可用于治疗胃酸过多
2．关于下列各实验装置图的叙述中，正确的是 （ ）
A．装置①可用于分离苯和溴苯的混合物
B．装置②可用于吸收HCl或NH3气体
C．装置③可用于分解NH4C1制备NH3
D．装置④b口进气可收集CO2或NO气体
3．在下列各溶液中离子一定能大量共存的是
A．NaClO溶液：K+、Na+、Fe2+、Cl-
B．含有大量Fe3+的溶液中：K+、Mg2+、I-、OH-
C．NaOH溶液中：Na+、K+、CO、AlO、SO
D．加入铝粉能放出氢气的溶液：Na+、Ba2+、Ca2+、HCO
4．亚硫酰氯()是有刺激性臭味且易水解的液体，在有机合成等领域用途广泛。制取原理：，其中沸点：105.8℃；：160℃；：77℃。实验室模拟制取装置如下(部分夹持装置省略)，下列说法不正确的是
A．E装置是的发生装置，可用70%浓硫酸和亚硫酸钠固体反应制取
B．F、I装置的作用完全相同，都只是维持体系的干燥环境，防止水解
C．G装置应放一支温度计测量水浴温度，防止温度过高等被大量蒸出
D．将和混合加热得到无水利用了水解抑制水解
5．铁黄(FeOOH)主要用于涂料、水泥制件等。硫铁矿烧渣主要成分是、，另含少量和CaO等，硫铁矿烧渣为原料制备铁黄的工艺流程如图所示。下列说法不正确的是
A．加入铁粉的目的是将还原为
B．二次氧化中将转化为铁黄的离子方程式为
C．滤渣Ⅰ的成分是
D．操作A是洗涤和干燥
6．某兴趣小组设计了下列方案对一种含有Fe2+、Cu2+等金属离子的酸性废液进行处理(所加试剂均稍过量)，以回收金属铜，保护环境。下列叙述正确的是
A．沉淀a中含有的单质是Cu
B．试剂②可以为氯水，离子方程式是Fe2++Cl2=Fe3++2Cl-
C．操作I、Ⅱ用到的主要玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒
D．原酸性废液一定存在Na+
7．下列说法不正确的是
A．新制氯水保存在棕色试剂瓶中
B．保存FeCl2溶液时在溶液中常加入少量铁粉
C．NaOH溶液保存在带橡皮塞的试剂瓶中
D．NaHCO3固体应保存在棕色细口瓶中
8．下列物质中，常用作还原剂的是（ ）
A． B．Na C． D．稀
9．下列常见实验的现象或表述正确的是
A．向某溶液中加入滴溶液，溶液不显红色，再向溶液中加入几滴新制的氯水，溶液变为红色，该溶液中一定含有
B．为检验红砖中铁的价态，向红砖粉末中加入盐酸，充分反应后取上层清液于试管中，滴加溶液滴，溶液变为红色，说明红砖中只有三氧化二铁
C．制备氢氧化亚铁时，向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁
D．与过量溶液反应生成，则与过量反应也生成
10．我国三峡工程所提供的清洁、廉价、强劲、可再生能源——水电，相当于每年燃烧3000万吨原煤的火力发电厂产生的电能，三峡工程有助于控制
①温室效应 ②形成酸雨 ③空气中的固体颗粒浓度 ④白色污染
A．只有① B．只有①② C．①②③ D．①②③④
11．空气是一种宝贵的资源，空气中可用作保护气和制造多种用途电光源的气体是
A．氮气 B．氧气 C．二氧化碳 D．稀有气体
12．将1.12 g铁粉加入25 mL 2 mol/L的FeCl3溶液中，充分反应后，其结果是：
A．铁剩余，溶液呈浅绿色
B．往溶液中滴入无色KSCN溶液，显红色
C．Fe2+和Fe3+物质的量的比为1：6
D．氧化产物和还原产物的物质的量比为2：5
13．下列物质都具有漂白作用，其中漂白原理没有利用物质化学性质的是
A．过氧化钠 B．二氧化硫 C．次氯酸 D．活性炭
14．下列关于氨气的说法中正确的是( )
A．氨气溶于水显碱性，所以氨气可以使湿润的酚酞试纸变蓝
B．氨气可以用浓硫酸干燥
C．用水吸收氨气可用右图的装置防止倒吸
D．氨气本身没有毒，因此氨气泄漏时，人们没有必要采取任何防范措施
15．关于反应过程中的先后顺序，下列叙述 正确的是
A．向浓度相同的FeCl3和CuCl2的混合溶液中加入铁粉，铁粉先与CuCl2反应
B．向过量Ba(OH)2溶液中滴加少量KAl(SO4)2溶液，开始没有白色沉淀生成
C．向浓度相同的Na2CO3和NaOH的混合溶液中通入CO2气体，NaOH先发生反应
D．向0.1mol/L FeCl3溶液中加入质量、颗粒大小均相同的铁和铜，铜先参加反应
二、填空题
16．氨和硝酸都是重要的工业原料。
（1）工业上常用过量氨水吸收二氧化硫，该反应的化学方程式为____。
（2）氨氧化法是工业生产中合成硝酸的主要途径。合成的第一步是将氨和空气的混合气通过灼热的铂铑合金网，在合金网的催化下，氨被氧化成一氧化氮，该反应的化学方程式为____。
下列反应中的氨与氨氧化法中的氨作用相同的是___。
A．2Na+2NH3=2NaNH2+H2↑ B．2NH3+3CuO=3Cu+N2+3H2O
C．4NH3+6NO=5N2+6H2O D．HNO3+NH3=NH4NO3
工业中的尾气（假设只有NO和NO2）用烧碱进行吸收，反应的离子方程式为2NO2+2OH﹣=NO2-+NO3-+H2O和NO+NO2+2OH﹣=___+H2O（配平该方程式）。
（3）向27.2gCu和Cu2O的混合物中加入某浓度的稀HNO3500mL，反应过程中产生的气体只有NO。固体完全溶解后，在所得溶液（金属阳离子只有Cu2+）中加入1L1mol·L-1的NaOH溶液使金属离子恰好完全沉淀，此时溶液呈中性，所得沉淀质量为39.2g。
①Cu与稀HNO3反应的离子方程式为________。
②Cu与Cu2O 的物质的量之比为________。
17．2017年3月21日是第二十五届“世界水日”，保护水资源，合理利用废水节省水资源，加强废水的回收利用已被越来越多的人所关注。已知：某无色废水中可能含有H＋、NH4+、Fe3＋、Al3＋、Mg2＋、Na＋、NO3-、CO32-、SO42-中的几种，为分析其成分，分别取废水样品100mL，进行了三组实验，其操作和有关图象如下所示：
请回答下列问题：
（1）根据上述3组实验可以分析废水中一定不存在的阴离子是_________________，一定存在的阳离子是__________________________。
（2）写出实验③图象中沉淀开始减少至完全消失阶段发生反应的离子反应方程式：__________________。
（3）分析图象，在原溶液中c(NH4+)与c(Al3＋)的比值为______________________，所得沉淀的最大质量是_____________________g。
（4）若通过实验确定原废水中c(Na＋)=0.14 mol·L-1,试判断原废水中NO3-是否存在？_______（填“存在”“不存在”或“不确定”）。若存在，c(NO3-)=___________mol·L-1。（若不存在或不确定则此空不填）
三、计算题
18．把NaOH、MgCl2、AlCl3三种固体组成的混合物溶于足量的水后，生成1.16g白色沉淀。再向所得的悬浊液中逐滴加入1.00mol/L的盐酸溶液，加入盐酸溶液的体积与生成沉淀的关系如下图所示。试回答：
(1)C点加入盐酸溶液的体积为___________。
(2)原混合物中 MgCl2的物质的量是___________，NaOH的质量是___________。
19．将Fe2O3和Fe的混合物投入150 mL某浓度的稀硫酸中，收集到1.68 L H2(标准状况)，同时Fe和Fe2O3均无剩余，且加入KSCN后溶液不显血红色，为了中和过量的硫酸，且使溶液中铁元素完全沉淀，测得沉淀的质量为20.25 g，共消耗4 mol/L的NaOH溶液150 mL。(不考虑Fe(OH)2被氧化)
(1)原硫酸的物质的量浓度为_______。
(2)原混合物中Fe2O3和Fe的质量分别为多少m(Fe2O3)=____ m(Fe)=_____(无解题过程不给分)
四、实验题
20．某研究性学习小组请你参与“研究铁与水蒸气反应所得固体物质的成分、性质及再利用”实验探究，并回答下列问题：
【查阅资料】含有Fe3+的盐溶液遇到KSCN溶液时变成红色，含有Fe2+的盐溶液遇到KSCN溶液时不变色。
探究一：设计如图所示装置进行“铁与水蒸气反应”的实验(夹持仪器略)。
(1)硬质玻璃管B中发生反应的化学方程式为____。
(2)装置D的作用是____。
探究二：设计如图实验方案确定反应后硬质玻璃管B中黑色固体的成分(已知酸性KMnO4溶液能与盐酸发生反应)。
(3)待硬质玻璃管B冷却后，取少许其中的固体继续进行如图实验：
①试剂B是____，现象2为____。
②若现象1为溶液未变红色，请从硬质玻璃管B中固体物质的成分分析可能的原因：____。
探究三：某学习小组设计用硬质玻璃管B中固体制备Fe3O4纳米材料的流程示意图如图：
已知：①浊液B中铁元素以FeOOH形式存在；
②在操作Ⅰ中，相同条件下测得Fe3O4的产率与R[R=]的关系如图所示。
(4)在滤液A转化为浊液B反应完成后需再加热一段时间除去剩余H2O2，目的是____。
(5)设浊液B中FeOOH的物质的量为amol，滤液A中的n(Fe)=bmol。为使Fe3O4的产率最高，则=____。(填数值，保留3位有效数字)
21．实验室用草酸与浓硫酸反应制备，其原理如下：。某课题组同学设计实验探究还原磷石膏（）并检验气体产物[能被悬浊液吸收生成]，装置如图所示。
(1)在实验室中利用装置①还可制取的气体有__________（填一种即可）。
(2)装置②中盛放的试剂为_________，装置④⑥中盛放的试剂均为品红溶液，其作用分别为________________、________________。
(3)若装置④中溶液褪色，装置⑥中溶液不褪色，装置⑦中溶液变浑浊，则装置③中发生反应的化学方程式为_________________________。
(4)装置⑤中发生反应的离子方程式为_________________________。
(5)实验结束时，先熄灭____________（填“①”或“③”）处的酒精灯，其目的为_________________。
参考答案：
1．B
【详解】A. 液氨挥发吸收大量的热，可用于制冷剂，故A正确；
B. 明矾溶于水后会水解生成氢氧化铝胶体有净水效果，但不能杀菌消毒，故B错误；
C. 碳酸氢钠受热易分解生成二氧化碳起到膨化作用，可用于焙制糕点，故C正确；
D. 氢氧化铝可以与胃酸发生中和反应用于治疗胃酸过多，故D正确。
故答案选：B。
2．A
【详解】A、苯和溴苯的沸点相差较大，蒸馏即可实现分离，A正确；
B、氨气和氯化氢极易溶于水，导管口不能直接插入到溶液中，否则会导致倒吸，B不正确；
C、氯化铵分解产生氯化氢和氨气，但温度降低后，两种气体又反应生成氯化铵，C不正确；
D、CO2 的密度大于空气的，应该是长口进入，NO极易被氧化，所以不能用排气法收集，D不正确；
答案选A。
3．C
【详解】A．Fe2+与ClO-之间发生氧化还原反应，故不能大量共存，A不符合题意；
B．在溶液中Fe3+能与I-发生氧化还原反应，Fe3+能与OH-反应生成Fe(OH)3沉淀，Mg2+与OH-反应生成Mg(OH)2沉淀，故不能大量共存，B不符合题意；
C．Na+、K+、CO、AlO、SO、OH-之间不反应，在NaOH溶液中能够大量共存，C符合题意；
D．因为铝是两性金属，加入铝粉能放出氢气的溶液可能呈酸性，也可能呈碱性，与H+和OH-均反应，故不能大量共存，D不符合题意；
故答案为：C。
4．B
【分析】E装置是的发生装置，F装置用来干燥二氧化硫，G装置中二氧化硫和PCl5反应，蒸馏H中得到，I装置既能吸收未反应的SO2，又能防止空气中的水蒸气进入H装置使水解。
【详解】A．E装置是的发生装置，可用70%浓硫酸和亚硫酸钠固体反应制取，正确；
B．F装置用来干燥二氧化硫，I装置既能吸收未反应的SO2，又能防止空气中的水蒸气进入H装置使水解，作用不同，错误；
C．根据信息可知、和都易挥发，要只冷凝收集，需要控制反应器温度，所以G装置应放一支温度计测量水浴温度，正确；
D．水解消耗水的同时会产生HCl抑制水解，从而将和混合加热得到无水，正确。
故选B。
5．C
【分析】硫铁矿烧渣加入硫酸，二氧化硅和硫酸不反应、氧化钙和硫酸生成不溶性硫酸钙，两者在酸浸中成为滤渣，滤液加入铁粉的目的是将还原为，过滤除去过量的铁，滤液加入少量氢氧化钠、氧气制得晶种，二次氧化后分离出铁黄。
【详解】A．铁和铁离子生成亚铁离子，加入铁粉的目的是将还原为，故A正确；
B．氧气具有氧化性，二次氧化中将氧气、氨水、反应生成铁黄，离子方程式为，故B正确；
C．二氧化硅和硫酸不反应、氧化钙和硫酸生成不溶性硫酸钙，两者在酸浸中成为滤渣，故C错误；
D．操作A得到铁黄，操作是洗涤和干燥，故D正确；
故选C。
6．C
【详解】A．酸性废液中含有Fe2+、Cu2+离子，加入铁屑，可置换出Cu，沉淀a为Fe、Cu混合物，A错误；
B．溶液A含有Fe2+，然后在溶液A中加入氯水，可以将Fe2+氧化为Fe3+，电子、原子不守恒，正确的反应的离子方程式应该为2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-，B错误；
C．向加入②后的溶液中加入过量NaOH溶液，反应产生Fe(OH)3红褐色沉淀，然后过滤，过滤II用到的主要玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒，C正确；
D．溶液B 中的Na+，可能是加入的NaOH溶液引入的，原酸性废液不一定存在Na+，D错误；
故选C。
7．D
【详解】A．新制氯水中含有次氯酸，次氯酸见光分解，因此新制氯水保存在棕色试剂瓶中，故A正确；
B．保存FeCl2溶液时在溶液中常加入少量铁粉，防止亚铁离子被氧化，故B正确；
C．NaOH溶液保存在带橡皮塞的试剂瓶中，防止玻璃塞与NaOH溶液反应生成硅酸钠，会将活塞与试剂瓶粘在一起，无法打开，故C正确；
D．NaHCO3固体不要保存在棕色瓶中，且试剂瓶为广口瓶，故D错误。
综上所述，答案为D。
8．B
【详解】A．中Cl元素处于中间价态，既可作氧化剂，又可作还原剂，常用作氧化剂，A项错误；
B．金属钠中Na元素处于最低价态，只能作还原剂，B项正确；
C．中Fe元素为+3价，常用作氧化剂，C项错误；
D．稀中N元素化合价处于最高价态，只能作氧化剂，D项错误。
答案选B。
【点睛】所含元素化合价处于最高价态的物质，在反应中只能作氧化剂；所含元素化合价处于最低价态的物质，在反应中只能作还原剂；所含元素化合价处于中间价态的物质，在反应中既能作氧化剂，又能作还原剂。
9．A
【详解】A．Fe2+与KSCN不反应，氯气可氧化Fe2+生成Fe3+，所以该溶液中一定含有Fe2+，故A正确；
B．氧化铁和盐酸反应生成氯化铁溶液和水，三价铁遇KSCN溶液，会变红色，说明红砖中含有氧化铁，但不能说明红砖中只有三氧化二铁，故B错误；
C．向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液发生复分解反应生成氢氧化亚铁白色沉淀，搅拌后，氢氧化亚铁很容易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁，得不到白色沉淀物质，故C错误；
D．氢氧化铝只溶于强碱，故与过量反应只生成氢氧化铝，不能生成，故D错误；
答案为A。
10．C
【详解】煤燃烧易产生温室效应、形成酸雨、空气中的固体颗粒浓度增加等，白色污染主要是指有机物中难分解的高分子化合物，和煤燃烧无关，答案选C。
11．D
【详解】可用作保护气和制造多种用途电光源的气体具有稳定的化学性质，和优良的电光性。氮气在放电时与氧气反应，二氧化碳没有优良的电光性，符合题意的是稀有气体。
答案选D。
12．B
【分析】1.12 g铁的物质的量是n(Fe)==0.02 mol；25 mL 2 mol/L的FeCl3溶液中含有溶质的物质的量n(FeCl3)=2 mol/L×0.025 L=0.05 mol，根据二者反应方程式：2FeCl3+Fe=3FeCl2，可知二者反应时n(FeCl3)：n(Fe)=2：1，结合氧化还原反应规律及反应关系计算。
【详解】A．根据上述计算可知n(Fe)=0.02 mol；n(FeCl3)=0.05 mol，根据反应方程式可知二者反应时物质的量的比n(FeCl3)：n(Fe)=2：1，则FeCl3过量，溶液为FeCl3、FeCl2的混合物，A错误；
B．根据选项A分析可知溶液为FeCl3、FeCl2的混合物，向其中滴入无色KSCN溶液，Fe3+与SCN-反应产生Fe(SCN)3，使溶液显红色，B正确；
C．在该反应中Fe不足量，n(Fe)=0.02 mol，则反应产生Fe2+物质的量是0.06 mol，反应后过量Fe3+的物质的量为n(Fe3+)=0.05 mol-2×0.02 mol=0.01 mol，所以Fe2+和Fe3+物质的量的比为6：1，C错误；
D．在该反应中FeCl2既是氧化产物，又是还原产物，其中是还原产物，是氧化产物，故氧化产物和还原产物的物质的量比为1：2，D错误；
故合理选项是B。
13．D
【详解】A.过氧化钠具有漂白作用是利用了其化学性质的强氧化性，不符合题意；
B.SO2具有漂白作用是利用了其化学性质：能与有色物质化合成不稳定的无色物质，不符合题意；
C.HClO具有漂白作用是利用了其化学性质的强氧化性，不符合题意；
D.活性炭具有漂白作用是利用了其物理性质的吸附性，符合题意；
答案选D。
14．C
【详解】A、氨气溶于水显碱性，氨气使湿润的酚酞试纸变红，故A错误；
B、氨气是碱性气体，不能用浓硫酸干燥，应用碱石灰干燥，故B错误；
C、氨气不溶于CCl4，因此此装置可以防止倒吸，故C正确；
D、氨气是有毒气体，泄漏时，注意采取防范措施，故D错误。
【点睛】本题易错选项是C，学生认为能引起倒吸，学生忽略，氨气不溶于四氯化碳，且不能突然造成导管内的压强突然减小，因此此装置不能引起倒吸。
15．C
【详解】A．向浓度相同的FeCl3和CuCl2的混合溶液中加入铁粉，由于氧化性Fe3+＞Cu2+，故铁粉先与FeCl3反应，A错误；
B．向过量Ba(OH)2溶液中滴加少量KAl(SO4)2溶液，开始没有Al(OH)3沉淀生成，但会生成BaSO4沉淀，所以有白色沉淀生成，B错误；
C．向浓度相同的Na2CO3和NaOH的混合溶液中通入CO2气体，NaOH碱性较强，所以NaOH先发生反应，C正确；
D．向0.1mol/L FeCl3溶液中加入质量、颗粒大小均相同的铁和铜，由于还原性Fe＞Cu，所以Fe单质先参加反应，D错误；
故选C。
16． SO2+2NH3 H2O=(NH4)2SO3+H2O［或SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3］ 4NH3+5O24NO+6H2O BC 2NO2- 3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O 2∶1
【分析】(1)二氧化硫与氨气反应生成亚硫酸铵；
(2)氨催化氧化生成一氧化氮和水，反应中氨气是还原剂；根据质量守恒和得失电子守恒配平；
(3)①Cu与稀HNO3反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，据此书写反应的离子反应方程式；②根据氢氧化钠计算出生成的氢氧化铜的物质的量，再根据铜元素守恒列式计算。
【详解】(1)二氧化硫与过量氨气反应生成亚硫酸铵，反应的化学方程式为：SO2+2NH3 H2O=(NH4)2SO3+H2O[或SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3]，故答案为SO2+2NH3 H2O=(NH4)2SO3+H2O[或SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3]；
(2)氨催化氧化生成一氧化氮和水，反应方程式为：4NH3+5O2 4NO+6H2O，反应中氨气是还原剂，显示氨气的还原性。
A．反应2Na+2NH3=2NaNH2+H2↑中，氨气是氧化剂，故A不选；B．反应2NH3+3CuO=3Cu+N2+3H2O中，氨气是还原剂，故B选；C．反应4NH3+6NO=5N2+6H2O中，氨气是还原剂，故C选； D．反应HNO3+NH3=NH4NO3是非氧化还原反应，故D不选；与4NH3+5O2 4NO+6H2O中的氨作用相同的是BC；由质量守恒和得失电子守恒，配平为：NO+NO2+2OH-=2NO2-+H2O，故答案为4NH3+5O2 4NO+6H2O；BC；2NO2-；
(3)①Cu与稀HNO3反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，离子反应方程式为：3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O，故答案为3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O；
②所得溶液中加入1.0mol/L 的NaOH溶液1.0L，此时溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，溶液中溶质为NaNO3，n(NaNO3)=n(NaOH)=1.0mol/L×1.0L=1mol，沉淀为Cu(OH)2，质量为39.2g，物质的量为=0.4mol，根据铜元素守恒有n(Cu)+2n(Cu2O)=n[Cu(OH)2]，所以反应后的溶液中n[[Cu(NO3)2]=n[Cu(OH)2]=0.4mol，设Cu、Cu2O的物质的量分别为x、y，则64x+144y＝27.2，x+2y＝0.4，解得x=0.2，y=0.1，所以Cu与Cu2O 的物质的量之比为2∶1，故答案为2∶1。
17． CO32- Na+、H+、Al3+、NH4+ Al(OH)3+ OH﹣= AlO2-+2H2O 1:1 0.546 g 存在 0.36 mol·L-1
【分析】无色溶液排除铁离子，焰色反应显黄色，说明含有钠离子，加入盐酸酸化的氯化钡溶液产生白色沉淀，说明含有SO42—；逐滴加入氢氧化钠溶液，开始阶段没有沉淀，说明含有氢离子，则一定不存在CO32－，沉淀达到最大值后，继续加入氢氧化钠，沉淀不立即溶解，说明该阶段发生铵根与氢氧根的反应，即一定存在NH4+，最后沉淀完全消失，说明沉淀只有氢氧化铝，因此一定存在Al3+，没有Mg2＋，结合有关数据根据电荷守恒分析判断。
【详解】（1）无色废水，一定不存在Fe3+，根据实验①确定存在Na+，根据实验②确定存在SO42—，根据实验③确定有H+、Al3+、NH4+，没有CO32－、Mg2+，因此废水中一定不存在的阴离子是CO32－，一定存在的阳离子是Na+、H+、Al3+、NH4+；
（2）实验③图象中沉淀开始减少至完全消失阶段发生的反应是氢氧化铝溶解在氢氧化钠溶液中，反应的离子反应方程式为Al(OH)3+OH﹣＝AlO2-+2H2O；
根据图象可知与铵根反应的氢氧根的物质的量是0.042mol－0.035mol＝0.007mol，根据反应NH4++OH-＝NH3 H2O可知铵根的物质的量是0.007mol；沉淀铝离子消耗氢氧化钠的物质的量是0.035mol－0.014mol＝0.021mol，根据方程式Al3++3OH－＝Al(OH)3↓可知铝离子的物质的量是0.021mol÷3＝0.007mol，所以在原溶液中c(NH4+)与c(Al3＋)的比值为1:1，所得沉淀的最大质量是0.007mol×78g/mol＝0.546g；
（4）根据图象可知中和氢离子消耗氢氧化钠是0.014mol，则氢离子的物质的量是0.014mol。硫酸钡沉淀的质量是2.33g，n（SO42-）＝2.33g÷233g/mol＝0.01mol，根据电荷守恒，阴离子电荷总物质的量为0.01mol×2＝0.02mol，阳离子电荷总物质的量为n（H+）+n（Al3+）+n（NH4+）+n（Na+）＝0.014mol+0.007×3mol+0.007mol+0.14mol/L×0.1L＝0.056mol，则原废水中存在NO3-，物质的量是0.056mol－0.02mol＝0.036mol，则c（NO3-）＝0.036mol÷0.1L＝0.36mol/L。
【点睛】本题考查常见离子的推断与检验，定性与定量以及与图象的相结合增加了解题的难度，明确离子的性质、发生反应的先后顺序是解答的关键，注意溶液中的电荷守恒的应用。
18．(1)130mL
(2) 0.02mol 5.2g
【分析】向固体组成的混合物溶液中加入盐酸时，开始阶段沉淀的质量不变，说明溶液中NaOH过量，则铝离子完全转化为偏铝酸根离子，溶液中存在的1.16g白色沉淀为Mg(OH)2；A-B段，盐酸和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀，离子反应方程式为：H2O++H+=Al(OH)3↓，B点溶液中存在的溶质是氯化钠，沉淀为Mg(OH)2、Al(OH)3；B-C段，氢氧化镁和氢氧化铝都与盐酸反应生成氯化铝和氯化镁，所以C点溶液中的溶质是氯化铝、氯化镁和氯化钠。
（1）
30mL处，计算NaOH的质量，此时为NaCl溶液，溶液中Cl-来源于原混合物中的AlCl3、MgCl2和加入的30mLHCl，溶液中Na+来源于原混合物中的NaOH，A-B段发生反应：NaAlO2+HCl+H2O=Al(OH)3↓+NaCl，n(NaAlO2)=n(HCl)= 0.02L×1mol/L=0.02mol，
由Al原子守恒得原混合物中：n(AlCl3)=n(NaAlO2)=0.02mol；
由Mg原子守恒得原混合物中：n(MgCl2)=n[Mg(OH)2]==0.02mol；
由Na+离子和Cl-离子守恒得，原混合物中n(NaOH)=n(NaCl)=n(Cl-)=2n(MgCl2)+3n(AlCl3)+n(HCl)=0.02mol×2+0.02mol×3+0.03L×1mol/L=0.13mol；
C点溶液为MgCl2、AlCl3和NaCl混合液，此时所加盐酸物质的量：n(HCl)=n(NaOH)=0.13mol，C点所表示盐酸的体积为：V==0.13L=130mL；
（2）
由Mg原子守恒得原混合物中：n(MgCl2)=n[Mg(OH)2]==0.02mol；
由Na+离子和Cl-离子守恒得，原混合物中n(NaOH)=0.13mol，m(NaOH)=nM=0.13mol×40g/mol=5.2g。
19． 2mol/L 8g 7g
【详解】(1)Fe和Fe2O3均无剩余，而硫酸过量，加入氢氧化钠溶液使溶液中铁元素完全沉淀，最终溶液中的溶质是Na2SO4，由钠离子守恒可知：n(NaOH)=2n(Na2SO4)=0.15L×4mol/L=0.6mol，故n(Na2SO4)=0.3mol，由硫酸根守恒可知硫酸的物质的量是0.3mol，则硫酸的浓度是0.3mol÷0.15L=2 mol L-1；
(2)加入KSCN后溶液不显血红色，说明溶液中含有亚铁离子，产生的沉淀是氢氧化亚铁，物质的量是20.25g÷90g/mol=0.225 mol，n(H2)=1.68L÷22.4L/mol=0.075 mol。根据方程式Fe+2H+=Fe2++H2↑可知与氢离子反应产生的亚铁离子的物质的量是0.075mol，因此在反应2Fe3++Fe=3Fe2+中产生的亚铁离子的物质的量是0.225mol－0.075mol＝0.15mol，消耗铁的物质的量是0.05mol，铁离子的物质的量是0.1mol，所以原混合物中Fe2O3的物质的量为0.05 mol，质量是0.05mol×160g/mol＝8g；Fe单质的物质的量是0.075mol+0.05mol＝0.125 mol，质量是0.125mol×56g/mol=7 g。
20．(1)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
(2)除去H2中的水蒸气，防止玻璃管E破裂
(3) KMnO4(铁氰化钾) 酸性KMnO4溶液褪色(或产生蓝色沉淀) B中固体可能为Fe3O4和Fe的混合物，Fe将Fe3+全部还原为Fe2+
(4)防止H2O2在后续步骤中继续氧化+2价铁元素
(5)0.636
【分析】探究一：A中制取水蒸气，B中Fe和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，C收集氢气、D用于干燥氢气，E中氢气还原CuO；
(1)高温条件下，Fe和水蒸气发生氧化还原反应生成四氧化三铁和氢气；
(2)装置D有除去H2中的水蒸气，防止E的玻璃管破裂的作用。
探究二：(3)铁离子和KSCN反应生成络合物而使溶液呈血红色，亚铁离子和KSCN不反应；
亚铁离子具有还原性，能被酸性高锰酸钾溶液氧化。
探究三：B中固体（主要成分为Fe3O4和少量Fe）与稀盐酸反应得到氯化铁、氯化亚铁、过量的稀盐酸，加入铁粉还原铁离子：2Fe3++Fe=3Fe2+，过滤过量的铁，滤液A的溶质为氯化亚铁，加入氢氧化钠溶液，生成Fe(OH)2浑浊液，向浑浊液中加入双氧水氧化：2Fe(OH)2+H2O2=2FeOOH+2H2O，反应完成后需再加热一段时间除去剩余H2O2，再与氯化亚铁加热搅拌发生反应：2FeOOH+Fe2++2OH-=Fe3O4+2H2O，过滤、洗涤、干燥得产品Fe3O4，据此分析解答。
(1)
高温条件下，Fe和水蒸气发生氧化还原反应生成四氧化三铁和氢气，反应方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2，
因此，本题正确答案是：3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2；
(2)
装置D有除去H2中的水蒸气，防止E的玻璃管破裂的作用，
因此，本题正确答案是：除去H2中的水蒸气，防止E的玻璃管破裂。
(3)
铁离子和KSCN反应生成络合物而使溶液呈血红色，亚铁离子和KSCN不反应，向溶液中加入KSCN溶液呈红色，说明含有四氧化三铁，可能含有Fe；铁离子和Fe反应生成亚铁离子，不变红色说明固体中含有四氧化三铁和Fe，
①根据实验流程试剂A应是稀硫酸，亚铁离子具有还原性，能被酸性高锰酸钾溶液氧化，所以可以用酸性高锰酸钾溶液检验亚铁离子，现象2为酸性KMnO4溶液褪色(或可以用铁氰化钾，与亚铁离子反应生成蓝色沉淀)，
因此，本题正确答案是：KMnO4(铁氰化钾)；酸性KMnO4溶液褪色(或产生蓝色沉淀)
②若现象1中溶液未变血红色，说明B中固体可能有Fe3O4和Fe，Fe将Fe3+全部还原为Fe2+，
因此，本题正确答案是：B中固体可能有Fe3O4和Fe，Fe将Fe3+全部还原为Fe2+；
(4)
步骤④中，浊液D中的氢氧化亚铁与过氧化氢反应生成FeOOH，反应为：2Fe(OH)2+H2O2=2FeOOH+2H2O；步骤④中，防止其在步骤⑤中继续氧化+2价铁元素，反应完成后需再加热一段时间除去剩余H2O2；
因此，本题正确答案是：防止H2O2在后续步骤中继续氧化+2价铁元素；
(5)
设浊液B中FeOOH的物质的量为amol，滤液A中的铁元素的物质的量为bmol。
则滤液A中与FeOOH反应的亚铁离子物质的量为(b-a)mol，由图可知=1.75时，Fe3O4的产率最高，则=1.75，解得：=0.636；
因此，本题正确答案是：0.636。
21． 氯气 碱石灰 ④用于检验产物中是否有二氧化硫存在 ⑥用于检验二氧化硫是否被除干净 ③ 防止倒吸
【分析】根据装置图示，装置①中草酸与浓硫酸反应制备，为了得到纯净的CO，需用装置②中的试剂吸收CO2和H2O，则装置②中的试剂为碱石灰，在装置③中加热条件下，还原磷石膏()，发生反应，为检验实验中产生的气体成分，根据题意，将装置③中反应生成的气体一次通过装置④的中品红溶液且溶液褪色，说明气体中含有SO2，再通过装置⑤中的酸性高锰酸钾溶液，将气体中的二氧化硫除尽，防止干扰后续实验现象，发生反应为；再将气体通入装置⑥中的品红溶液，来验证气体中是否含有SO2，⑥中的品红溶液不褪色，说明SO2已除尽，再将气体通入装置⑦中的澄清石灰水，若石灰水变浑浊，说明含有CO2，未参与反应的CO气体有毒，不能直接排入大气，最后用悬浊液吸收尾气。
【详解】(1)装置①是用“固＋液”加热制取气体，在实验室中可制取的气体有氯气；
(2)根据分析，为了得到纯净的，需用装置②中的试剂吸收和，则装置②中的试剂为碱石灰；装置④作用为检验产物中是否有二氧化硫存在，装置⑥作用为检验二氧化硫是否被除干净；
(3)根据分析，装置③中发生反应的化学方程式为；
(4)根据分析，装置⑤中盛放的试剂是酸性高锰酸钾溶液，作用是将气体中的二氧化硫除尽，防止干扰后续实验现象，发生反应的离子方程式为；
(5)实验结束时，无熄灭③处的酒精灯，其目的为防止倒吸。
