单元检测3 金属及其化合物
一、选择题：本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题只有一个选项符合题意。
1.[2024·辽宁瓦房店联考]“金银错”是中国传统工艺。在青铜器表面錾出凹槽，槽内嵌入金银丝。后用错石磨错，使器皿表面自然平滑。下列叙述错误的是（ ）
A．金属活动性：铜>银>金
B．铜可用胆矾为原料制得
C．青铜属于合金
D．“用错石磨错”发生了化学变化
2.化学已深入我们的生活，下列有关说法不正确的是（ ）
A．PM2.5含有的铅、镉、铬、钒等对人体有害的元素是金属元素
B．铝与Fe2O3发生铝热反应，反应后固体物质增重
C．“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”，该过程发生了置换反应
D．古剑“沈卢”“以剂钢为刃，柔铁为茎干，不尔则多断折”，“剂钢”指的是铁的合金
3.[2024·江苏宜兴调研]下列物质对应用途不正确的是（ ）
A．过氧化钠：呼吸面具中作供氧剂
B．碳酸钠和碳酸氢钠：均可用作食用碱或工业用碱
C．氢氧化铁：油漆、涂料中的红色颜料
D．硬铝：制造飞机和宇宙飞船的理想材料
4.下列有关物质的描述及其应用均正确的是（ ）
A．Al、Al2O3、Al（OH）3、Na[Al（OH）4]均能和NaOH溶液发生反应
B．Na2O2中含有O2，所以过氧化钠可为潜水艇舱提供氧气
C．FeCl3具有氧化性，用FeCl3溶液刻蚀印刷铜电路板
D．Na、Al、Cu可以分别用电解冶炼法、热还原法和热分解法得到
5.[2024·浙江嵊州统考]在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是（ ）
A．FeFeCl2Fe（OH）2
B．Mg（OH）2（s）MgCl2（aq）Mg（s）
C．Al（s）Na[Al（OH）4]Al（OH）3（s）
D．NaHCO3（s）Na2CO3（s）NaOH（aq）
6.[2024·广东新丰检测]类推是化学学习和研究常用的重要思维方法，但所得结论要经过实践的检验才能确定其正确与否。根据你所掌握的知识，判断下列类推结论中正确的是（ ）
A．Mg燃烧不能用CO2灭火，故Na燃烧也不能用CO2灭火
B．Al在O2中燃烧生成Al2O3，故Fe在O2中燃烧生成Fe2O3
C．CO2与Na2O2反应生成Na2CO3和O2，故SO2与Na2O2反应生成Na2SO3和O2
D．Al与NaOH溶液反应生成H2，故Mg与NaOH溶液反应也生成H2
7.[2024·泰安英雄山中学质检]部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示，下列关于铁元素的单质及其化合物的说法不正确的是（ ）
A．h具有强氧化性可用于饮用水的消毒，还原产物形成胶体可以净水
B．向f中加入NaOH溶液制备c的关键是隔绝空气，防止c被氧化
C．a→e→d→g→f→c的每个转化均可一步实现
D．向溶液f中加入Na2O2，观察到溶液中最终出现红褐色沉淀
8.下列现象或事实、解释都正确的是（ ）
选项 现象或事实 解释
A 金属镁着火不能用泡沫灭火器灭火 燃烧生成的MgO与CO2反应
B K2FeO4用于自来水的消毒和净化 K2FeO4具有强氧化性，可杀菌消毒，其还原产物Fe3＋水解得到的Fe（OH）3胶体能净水
C 古代青铜器表面有铜锈，可放入盐酸中浸泡除锈 铜锈是铜在空气中缓慢氧化生成的氧化物，可溶于盐酸
D 常温下，将铁片浸入足量的浓硫酸中，铁片不溶解 常温下，铁与浓硫酸一定没有发生化学反应
9.下列各组物质中，X是主体物质，Y是少量杂质，Z是为除去杂质所要加入的试剂，其中所加试剂正确的一组是（ ）
选项 A B C D
X FeCl2溶液 FeCl3溶液 Fe FeSO4溶液
Y FeCl3 CuCl2 Al Fe2（SO4）3
Z Cl2 Fe NaOH溶液 Cu
10.由碳酸锰矿（主要成分MnCO3，还含有FeCO3、MnO2、Al2O3、SiO2等）中提取金属锰的一种流程如下：
下列有关说法不正确的是（ ）
A．适当提高酸浸温度并不断搅拌，可以提高锰元素的浸出率
B．酸浸时，FeCO3溶于稀硫酸的离子方程式为CO＋2H＋===H2O＋CO2↑
C．用NaOH溶液和CO2两种物质，可将滤渣Ⅱ中的两种物质分离
D．电解浸出过程中，溶液的pH值减小
11.某酸性工业废水中含有一定量的Fe3＋、Cu2＋、Au3＋等离子。利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑，设计如下工艺流程，从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜。
下列说法不正确的是（ ）
A．标号①②③处发生的反应均为氧化还原反应
B．标号③处加入的相应物质是稀硝酸
C．标号①处发生的离子反应最多有三个
D．铁红的化学式为Fe2O3，工业上常用作红色颜料
12.利用废旧镀锌铁皮可制备磁性Fe3O4胶体粒子及副产物ZnO。制备流程图如下：
已知：Zn及其化合物的性质与Al及其化合物的性质相似。下列相关说法错误的是（ ）
A.用NaOH溶液处理废旧镀锌铁皮的作用是去除油污、溶解镀锌层
B．调节溶液A的pH产生Zn（OH）2沉淀，经抽滤、洗涤、灼烧即可制得ZnO
C．由溶液B制得Fe3O4胶体粒子的过程中，须持续通N2，其原因是防止Fe2＋被氧化
D．Fe3O4胶体粒子能用减压过滤法实现固液分离
13.
[2024·河南新未来联考]称取45.7 mg Zn3（PO4）2·4H2O进行热重分析，化合物质量随温度的变化关系如图所示，为获得Zn3（PO4）2·2H2O和Zn3（PO4）2·H2O的混合产品，烘干时的温度范围为（ ）
A．90～145 ℃ B．145～195 ℃
C．195～273 ℃ D．>273 ℃
[答题区]
题号 1 2 3 4 5 6 7
答案
题号 8 9 10 11 12 13
答案
二、非选择题：本题共4小题，共61分。
14.（15分）[2024·北京海淀区调研]某小组探究Fe2S3的制备。配制0.1 mol·L－1的FeCl3溶液和0.1 mol·L－1的Na2S溶液备用。
【查阅资料】
ⅰ.FeS、Fe2S3均为黑色固体，难溶于水。
ⅱ.Fe3＋＋6F－ [FeF6]3－，[FeF6]3－为无色离子。
ⅲ.硫单质微溶于乙醇，难溶于水。
【设计并实施实验】
编号 实验一 实验二
操作
现象 迅速产生黑色沉淀a，振荡后黑色沉淀溶解，并产生臭鸡蛋气味的气体，最终得到棕黄色浊液X 产生棕黑色沉淀
（1）实验一中，根据复分解反应规律推测，生成黑色沉淀a的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）进一步检验浊液X的组成，过程如下。
①通过对浊液X组成的检验，推测实验一的黑色沉淀a溶解过程中有氧化还原反应发生，实验证据是__________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②经检测，黑色固体b的主要成分为FeS。甲同学认为，FeS是由红褐色清液中的Fe2＋与加入的S2－反应产生的。乙同学认为该解释不严谨，理由是_________________________
________________________________________________________________________。
（3）实验二制得了Fe2S3，但其中含少量Fe（OH）3。
①生成Fe（OH）3的离子方程式为_______________________________________________
________________________________________________________________________。
②从化学反应速率角度推测实验二的棕黑色沉淀中不含S的原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
实验三
小组同学进行如图所示的改进实验。经检验，黑色沉淀c为纯净的Fe2S3。
（4）实验三中，由无色清液生成Fe2S3的离子方程式为___________________________。
【反思评价】
（5）对比三个实验，实验三能成功制备Fe2S3的原因是__________________________。
15.（15分）某化学小组在实验室制取Na2O2。查阅资料可知，钠与空气在453～473 K之间可生成Na2O，迅速提高温度到573～673 K之间可生成Na2O2，若温度提高到733～873 K之间Na2O2可分解。除Li外其他碱金属不与N2反应。
（1）甲组设计制取Na2O2装置如图。
①使用该装置制取的Na2O2中可能含有的杂质为 。
A．Na3N B．Na2CO3
C．Na2O D．NaOH
E．NaHCO3
②该小组为测定制得的Na2O2样品的纯度，设计装置如图：
烧瓶中发生的主要反应的化学方程式是 。分液漏斗和烧瓶用导管连接可使稀硫酸顺利流下，也可防止产生实验误差，若没有该导管将导致测定结果 （填“偏大”“偏小”或“无影响”）。测定装置的接口从左至右正确的连接顺序是 。
（2）乙组从反应历程上分析该测定反应存在中间产物，从而导致测定结果 （填“偏大”或“偏小”）。为证明其分析的正确性，设计实验方案如表所示：
实验方案 产生的现象
Ⅰ.取烧瓶中的反应液加入少量MnO2粉末 有大量气泡逸出
Ⅱ.向NaOH稀溶液中加入2～3滴酚酞溶液，然后加入少量的反应液 溶液先变红后褪色
Ⅲ.向反应液中加入2～3滴酚酞溶液，充分振荡，然后逐滴加入过量的NaOH稀溶液 开始无明显现象，加NaOH溶液先变红后褪色
在上述实验中，能够证明乙组分析正确的最佳方案是 （填实验序号）。根据上述实验可知，反应溶液中存在的中间产物与酚酞作用的条件是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）丙组根据上述提供的有关信息，设计了一个方案可准确的测定样品的纯度。请简述实验操作和需要测定的有关数据 。
16.（15分）[2024·福建百校联考]硫酸亚铁（FeSO4）是中学化学常用试剂，可用于治疗缺铁性贫血症。
（1）实验室配制FeSO4溶液时为防止硫酸亚铁变质，常采用的措施是 （填一种）。
（2）以FeSO4为原料可制备碱式硫酸铁
[Fe4（OH）2（SO4）5]、X、硫酸亚铁铵[（NH4）2Fe（SO4）2，俗名摩尔盐]，转化关系如图1所示。
①制备Fe4（OH）2（SO4）5时，若pH过高会导致碱式硫酸铁的产率偏低，其原因是________________________________________________________________________。
②制备FeCO3时，向FeSO4溶液中加入过量的NH4HCO3溶液，该反应的离子方程式为 ；X的化学式为 。
③制备摩尔盐时将反应物混合，经蒸发浓缩、冷却结晶、 、洗涤、干燥得到产品。
（3）隔绝空气条件下，FeSO4分解时的物质转化关系如图2。
①关于M的成分提出三种猜想：
猜想1：M是Fe2O3；
猜想2：M是 ；
猜想3：M是Fe2O3和Fe3O4。
②已知三种气体的部分性质如表所示：
物质 SO3 SO2 N2
熔点/℃ 16.8 －72.4 －210
沸点/℃ 44.8 －10 －195.8
利用图3装置探究硫酸亚铁部分分解产物。能否将低温浴槽A的温度控制在－72.4℃
（1）称取5.00 g样品，加入25 mL 5 mol·L－1的NaOH溶液，共热，样品中AlN和Al2O3完全反应，测得放出氨气1.68 L（标准状况）。该样品中的AlN的质量分数为 。
（2）过滤上述混合溶液，向滤液中滴加2 mol·L－1的盐酸，当滴至202 mL时生成的白色沉淀恰好完全消失，5.00 g样品中Al2O3的物质的量是多少？（写出计算过程）
碱式碳酸铝镁[MgxAly（OH）a（CO3）b·nH2O]可做为塑料填料。为确定某碱式碳酸铝镁的组成，进行如下实验：
（3）称取3.390 g样品与足量稀盐酸充分反应，生成二氧化碳0.560 L（标准状况）。3.390 g样品中含CO g。
（4）另取100.00 g样品在空气中加热，固体质量随温度的变化如图所示（样品在270 ℃时已完全失去结晶水，600 ℃以上固体为金属氧化物的混合物）。
①100.00 g样品中含结晶水 mol。
②100.00 g样品中OH－的物质的量是多少？（写出计算过程）
③通过计算推测该碱式碳酸铝镁的化学式 。单元检测3 金属及其化合物
1．答案：D
解析：“用错石磨错”过程中没有新物质生成，不属于化学变化，D不正确。
2．答案：B
解析：铝与氧化铁发生铝热反应，由质量守恒定律知，反应前后固体质量不变（因为反应物、产物均为固体）。
3．答案：C
解析：Fe2O3是红棕色粉末，俗称铁红，常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料，C错误。
4．答案：C
解析：Na[Al（OH）4]与NaOH不反应，故A不正确；Na2O2为离子化合物，含O元素，不含O2，故B不正确；Cu与氯化铁溶液反应生成氯化铜、氯化亚铁，利用Fe3＋的氧化性，可用FeCl3溶液刻蚀印刷铜电路板，故C正确；Al活泼性很强，用电解熔融氧化铝的方法来制备铝，所以Na、Al、Cu可以分别用电解冶炼法、电解冶炼法、热还原法得到，故D不正确。
5．答案：D
解析：A项，氯气氧化性强，与铁反应生成氯化铁，错误；B项，Mg（OH）2和盐酸生成MgCl2溶液，电解MgCl2溶液得不到金属镁，应该电解熔融氯化镁得到镁单质，错误；C项，铝和NaOH溶液反应生成Na[Al（OH）4]，加入过量盐酸生成氯化铝，错误。
6．答案：A
解析：由于钠比镁活泼，镁能与CO2反应，则钠也能与CO2反应，故Na燃烧不能用CO2灭火，A正确；Fe在O2中燃烧生成Fe3O4，B错误；SO2具有还原性，SO2与Na2O2反应生成Na2SO4，C错误；Mg不能与NaOH溶液反应，D错误。
7．答案：C
解析：K2FeO4中Fe为＋6价，具有强氧化性，可用于饮用水的消毒，得到的还原产物为Fe3＋，形成Fe（OH）3胶体可以净水，A正确；Fe2＋具有强还原性，为了防止生成的Fe（OH）2被氧化，关键是隔绝空气，B正确；e（Fe2O3）不能一步转化为d[Fe（OH）3]，C错误；向溶液f中加入Na2O2，Fe2＋被氧化生成Fe3＋，同时Na2O2和水反应生成的NaOH与Fe3＋反应生成Fe（OH）3红褐色沉淀，D正确。
8．答案：B
解析：因为Mg可在CO2中燃烧生成MgO和C，故金属镁着火不能用泡沫灭火器灭火，A错误；K2FeO4具有强氧化性，可杀菌消毒，其还原产物Fe3＋水解得到的Fe（OH）3胶体具有吸附性，能净水，则K2FeO4可用于自来水的消毒和净化，B正确；铜锈的主要成分是铜在空气中与氧气、水、二氧化碳反应生成的碱式碳酸铜，属于盐类，可溶于盐酸，C错误；常温下，将铁片浸入足量的浓硫酸中，铁的表面被氧化，形成了一层致密的氧化膜，阻止了内部金属进一步反应，故铁片不溶解，D错误。
9．答案：C
解析：Cl2能与FeCl2反应，A错误；Fe与FeCl3、CuCl2均能反应，B错误；有新的杂质CuSO4生成，D错误。
10．答案：B
解析：适当提高酸浸温度、搅拌、粉碎碳酸锰矿等，均可以提高锰元素的浸出率，A正确；酸浸时，FeCO3溶于稀硫酸的离子方程式为：FeCO3＋2H＋===Fe2＋＋H2O＋CO2↑，B错误；滤渣Ⅱ为Fe（OH）3和Al（OH）3，Al（OH）3能溶于强碱中，而Fe（OH）3不溶于强碱，向滤渣Ⅱ中加入NaOH溶液，Al（OH）3转化为NaAlO2溶于水，过滤得到Fe（OH）3，再向溶液中通入CO2，NaAlO2转化为Al（OH）3沉淀，过滤后得到Al（OH）3，C正确；电解浸出过程的总反应为2MnSO4＋2H2O2Mn＋O2↑＋2H2SO4，生成H2SO4，溶液的pH值减小，D正确。
11．答案：C
解析：标号①处发生的反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋，2Au3＋＋3Fe===2Au ＋ 3Fe2＋，②处发生的反应是Fe＋2H＋===Fe2＋＋ H2↑；③处发生的反应是铜与稀硝酸生成硝酸铜、一氧化氮、水，均为氧化还原反应，故A正确，C错误；标号③处利用金不溶于硝酸的性质将铜与金分离开，加入的相应物质是稀硝酸，故B正确；Fe2O3是红色粉末，铁红的化学式为Fe2O3，工业上常用作红色颜料，故D正确。
12．答案：D
解析：NaOH能除油污、溶解镀锌层，A正确；调节溶液A的pH产生Zn（OH）2沉淀，经抽滤、洗涤、灼烧Zn（OH）2分解制得ZnO，B正确；Fe2＋容易被氧化，C正确；Fe3O4胶体粒子能透过滤纸，D错误。
13．答案：B
解析：Zn3（PO4）2·4H2O的摩尔质量为457 g·mol－1，45.7 mg Zn3（PO4）2·4H2O转变为Zn3（PO4）2·2H2O时质量为42.1 mg，转变为Zn3（PO4）2·H2O时，质量为40.3 mg，所以烘干时的温度范围为145～195 ℃，故B正确。
14．答案：（1）2Fe3＋＋3S2－===Fe2S3↓
（2）①无色清液加蒸馏水离心分离后，产生淡黄色固体 ②红褐色清液中的Fe3＋与加入的S2－反应，也能得到FeS
（3）①Fe3＋＋3S2－＋3H2O===Fe（OH）3↓＋3HS－（或2Fe3＋＋3S2－＋6H2O===2Fe（OH）3↓＋3H2S↑） ②Fe3＋与S2－反应生成Fe2S3的速率快，反应后溶液中c（Fe3＋）较低，使Fe3＋氧化S2－（或Fe2S3）的速率减小（或使Fe3＋氧化性降低）
（4）2[FeF6]3－＋3S2－===Fe2S3↓＋12F－
（5）形成了[FeF6]3－，溶液中c（Fe3＋）始终较低，不易发生水解反应和氧化还原反应
解析：（1）实验一中，若Na2S和FeCl3发生复分解反应，则生成的黑色沉淀a为Fe2S3，离子方程式为2Fe3＋＋3S2－===Fe2S3↓。（2）①无色清液加蒸馏水离心分离后得到的淡黄色固体为S，又实验一中FeCl3过量，说明黑色沉淀a（Fe2S3）溶解过程中有氧化还原反应发生，S2－被Fe3＋氧化为S。②Fe3＋与S2－发生氧化还原反应2Fe3＋＋3S2－===2FeS↓＋S↓，也可产生FeS，因此甲同学的解释不严谨。（3）①实验二中生成Fe（OH）3的原因是Fe3＋和S2－发生了相互促进的水解反应。（4）根据已知信息ⅱ知，FeCl3溶液滴加到NaF溶液得到无色清液，是因为Fe3＋和F－结合生成了[FeF6]3－，向无色清液中滴加Na2S溶液，与[FeF6]3－反应生成Fe2S3。
15．答案：（1）①BCD ②2Na2O2＋2H2SO4===2Na2SO4＋O2↑＋2H2O 偏大 aedfgh
（2）偏小 Ⅰ 碱性条件
（3）称取一定质量的样品（m），加热到733～873 K使之分解，使用量气装置测定常温常压下生成O2体积（V），然后进行有关计算[或称取一定质量的样品（m），加入少量MnO2固体，再加入足量水并使用量气装置测定常温常压下生成O2体积（V），然后进行有关计算]
解析：（1）①由于空气中含有少量的CO2和水蒸气，因此钠与空气反应时产物中可能含有Na2CO3和NaOH，当反应温度在453～473 K之间还有Na2O生成，故选B、C、D。②烧瓶中发生的主要反应的化学方程式为2Na2O2＋2H2SO4===2Na2SO4＋O2↑＋2H2O；若没有该导管，由于硫酸的流入，会使得收集的气体（含有部分空气）体积偏大，导致测定结果偏大；根据①的分析，需要将生成的CO2除去后再收集O2，从左至右的连接顺序为aedfgh，增加澄清石灰水是检验CO2是否除净。（2）从反应历程上看，Na2O2与水反应生成H2O2，如果H2O2没有完全分解，将会导致放出的氧气偏少，测定结果偏小；为了使H2O2分解，可以加入少量MnO2粉末作为催化剂，故选Ⅰ；根据实验Ⅲ可知，H2O2与酚酞作用的条件是碱性条件。
16．答案：（1）加适量铁粉 （2）①部分铁离子转化成Fe（OH）3沉淀 ②Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O Fe2O3 ③过滤 （3）①Fe3O4 ②否 碱石灰
解析：（1）配制FeSO4溶液时，硫酸亚铁变质的实质是Fe2＋被氧化，加适量铁粉可防止Fe2＋被氧化。（2）①制备Fe4（OH）2（SO4）5时，若pH过高，部分铁离子转化为Fe（OH）3沉淀，导致碱式硫酸铁的产率偏低。②NH4HCO3与亚铁离子反应生成碳酸亚铁、水和二氧化碳；离子反应为Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O；FeCO3在空气中煅烧生成Fe2O3，所以X为Fe2O3。（3）②图3装置设置两个低温浴槽的目的是利用物理手段将SO2和SO3分离，不能将低温浴槽A的温度设置在－72.4 ℃
（4）①1.475
②见解析
③Mg5Al（OH）3（CO3）5·10H2O
解析：（1）AlN＋H2O＋NaOH===NaAlO2＋NH3↑，该反应产生NH3的物质的量＝＝0.075 mol，
AlN＋H2O＋NaOH―→NaAlO2＋NH3↑
0．075 mol 0.075 mol
所以AlN的质量＝0.075 mol×41 g·mol－1＝3.075 g，所以AlN的质量分数＝×100%＝61.5%。
（2）向滤液中滴加2 mol·L－1的盐酸，当滴至202 mL时生成的白色沉淀恰好完全消失，溶液中溶质有两种：AlCl3和NaCl，设AlCl3的物质的量为x，NaCl的物质的量为y，根据Na原子守恒可知：y＝5 mol·L－1×25 mL×10－3＝0.125 mol，由Cl原子守恒可知3x＋y＝2 mol·L－1×202×10－3 L＝0.404 mol，解得x＝0.093 mol，所以此时溶液中有0.093 mol AlCl3，因为AlN物质的量＝0.075 mol，根据Al原子守恒可得n（Al2O3）＝＝0.009 mol；（3）n（CO2）＝＝0.025 mol，二氧化碳来源于碳酸根离子，根据C原子守恒得n（CO）＝n（CO2）＝0.025 mol，则m（CO）＝nM＝0.025 mol×60 g·mol－1＝1.5 g。（4）①样品在270 ℃时已完全失去结晶水，结晶水的质量＝（100.00－73.45） g＝26.55 g，n（H2O）＝＝＝1.475 mol；②100.00 g样品在270～600 ℃之间，失去结晶水后的样品进一步受热分解放出CO2和H2O，m（CO2）＋m（H2O）＝73.45－37.02＝36.43 g，其中n（CO2）＝＝0.025 mol；m（CO2）＝×100 g＝32.45 g，m（H2O）＝36.43－32.45＝3.98 g，n（H2O）＝＝0.221 2 mol，根据H原子守恒得n（OH－）＝2n（H2O）＝0.442 4 mol；③根据电荷守恒得2x＋3y＝0.442 4×1＋2×…Ⅰ，根据质量守恒得40x＋0.5×102y＝37.02…Ⅱ，联合Ⅰ、Ⅱ得x＝0.737 4 mol、y＝0.147 6 mol，x∶y∶a∶b∶n＝0.737 4 mol∶0.147 6 mol∶0.442 4 mol∶∶1.475 mol＝5∶1∶3∶5∶10，所以其化学式为Mg5Al（OH）3（CO3）5 10H2O。
