2020-2021高考化学复习第三单元金属及其化合物试题(含答案)
2020-2021 年高考化学一轮复习第三单元 金属及其化合物
测试题
1．下列有关金属及其化合物的知识说法正确的是( )
A．可用 Na 与 MgCl2溶液反应制 Mg
B．金属单质导电与电解质溶液导电原因相同
C．常温下氧气与铝不反应，故常温下铝制品可以广泛应用。
D．观察焰色反应实验为黄色火焰，则可证明该溶液中含有 Na
＋
2．下列说法不正确 ．．．的是
A．[Cu(NH3)4]SO4可通过 CuSO4溶液与过量氨水作用得到
B．铁锈的主要成分可表示为 Fe2O3·nH2O
C．钙单质可以从 TiCl4中置换出 Ti
D．可用 H2还原 MgO 制备单质 Mg
3．a、b、c、d、e 分别是 Cu、Ag、Fe、Al、Mg 五种金属中的一种。已知：①a、b 均能与
稀硫酸反应放出气体；②c 与 d 的硝酸盐溶液反应，置换出单质 d；③b 与强碱反应放出气体；
④b、e 在冷的浓硫酸中钝化。由此可判断 a、b、c、d、e 依次是（ ）
A．Mg、Al、Cu、Ag、Fe B．Fe、Cu、Al、Ag、Mg
C．Mg、Cu、Al、Ag、Fe D．Al、Mg、Ag、Cu、Fe
4．下列有关说法不正确的是（ ）
A．“丹砂（HgS）烧之为水银”，该反应为吸热反应
B．人类历史上大多数重金属发现和使用较早而轻金属的发现和使用则较晚
C．《吕氏春秋•别类编》中“金（即铜）柔锡柔，合两柔则刚”体现了合金硬度方面特性
D．医用酒精中乙醇的体积分数为 95%
5．以色列理工学院的丹尼尔·谢德曼因“发现准晶体”而一人独享了 2011 年度诺贝尔化学奖。
某组成为 Al65Cu23Fe12的准晶体 W 具有低摩擦系数、高硬度、低表面能以及低传热性，正被
开发为炒菜锅的镀层。下列有关说法中正确的是( )
A．W 的熔点比铝、铁、铜的都高
B．将一定量 W 投入少量的盐酸中，充分反应后溶液中一定有 Fe2+
C．等质量 W 分别与足量 NaOH 溶液、盐酸反应，生成氢气的质量之比为 65：73
D．W 在氯气中完全燃烧时可形成 AlCl3、FeCl3两种离子化合物HO2
HO2
2
O2
6．探究 Na2O2与水的反应，实验如图：
已知：H2O2⇌H++ ； ⇌H++ 。下列分析不正确的是
A．①、④实验中均发生了氧化还原反应和复分解反应
B．①、⑤中产生的气体能使带火星的木条复燃，说明存在 H2O2
C．③和④不能说明溶解性：BaO2> BaSO4
D．⑤中说明 H2O2具有还原性
7．下列叙述Ⅰ和Ⅱ均正确，并有因果关系的是（ ）
选项 叙述Ⅰ 叙述Ⅱ
A Al 有一定的非金属性 向氢氧化铝沉淀中滴加盐酸，沉淀溶解
B
相同条件下 NaHCO3的溶解
度比 Na2CO3的小
向饱和 Na2CO3溶液中通入足量 CO2，溶液变浑浊
C 钠比铜的金属性强 金属钠可从硫酸铜溶液中置换出铜单质
D I-还原性弱于 Cl-
向 NaI 溶液中滴入少量氯水和 CCl4，振荡、静置，溶液下
层呈紫红色
8．海水化学资源开发利用的部分过程如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．用澄清的石灰水可鉴别 NaHCO3和 Na2CO3
B．从海水中得到粗盐主要是通过蒸发操作实现的C．在步骤③，中可通入 Cl2使溴离子被还原为 Br2
D．在步骤④中，SO2水溶液吸收 Br2后，溶液的 pH 增大
9．我国首艘使用了钛合金材料的国产航母已成功下水，钛(Ti)常温下与酸、碱均不反应，但
高温下能被空气氧化，由钛铁矿(主要成分是 FeO 和 TiO2)提取金属钛的主要工艺流程如图。
下列说法错误的是( )
A．步骤Ⅰ中碳作还原剂
B．步骤Ⅱ中未发生氧化还原反应
C．步骤Ⅲ中需在氩气环境中进行，防止金属被空气氧化
D．可用稀硫酸除去金属钛中的少量镁
10．标准状况下，下列实验用如图所示装置不能完成的是
A．测定一定质量的 Cu 和 Mg 混合物中 Cu 的含量
B．确定分子式为 C2H6O 的有机物分子中含活泼氢原子的个数
C．比较 Fe3+和 Cu2+对一定质量的双氧水分解反应的催化效率
D．测定一定质量的 Na2SO4·xH2O 晶体中结晶水数目
11．Mg 与 Br2反应可生成具有强吸水性的 MgBr2，该反应剧烈且放出大量的热。实验室采
用如图装置制备无水 MgBr2。下列说法错误的是A．a 为冷却水进水口
B．装置 A 的作用是吸收水蒸气和挥发出的溴蒸气
C．实验时需缓慢通入 N2，防止反应过于剧烈
D．不能用干燥空气代替 N2，因为副产物 MgO 会阻碍反应的进行
12．草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)是一种淡黄色粉末，某课外小组利用下列装置检验草酸亚
铁晶体受热分解的部分产物。
下列说法正确的是
A．若③和⑤中分别盛放足量 NaOH 溶液和 CuO，可检验生成的 CO
B．实验时只需要在装置①中反应结束后再通入 N2
C．若将④中的无水 CaCl2换成无水硫酸铜可检验分解生成的水蒸气
D．实验结束后，①中淡黄色粉末完全变成黑色，则产物一定为铁
13．草酸亚铁，在形成晶体时会结晶一定量的水；在工农业生产中具有重要用途，如照相的
显影剂，生产磷酸铁锂电池的原料等。
已知：①草酸亚铁不溶于水，可溶于酸；②Fe(SCN)63-+3C2O42-=Fe(C2O4)33-+6SCN-。
回答下列问题：
Ⅰ−甲同学检查药品发现该晶体显浅黄色，认为晶体不纯，可能是因为部分的铁被氧化。为
验证自己的猜想，进行实验验证。取少量的晶体样品溶于稀硫酸，滴加 KSCN 溶液，溶液
无明显变化。由此认为晶体中不存在+3 价的铁。你认为_______（填“正确”或“不正确”），
理由是___________________________________。
Ⅱ−乙同学为测定草酸亚铁晶体 FeC2O4﹒xH2O 中的结晶水含量，利用如下装置：①做实验前首先要_____________________________；
②称取一定质量的晶体，装好药品，开始实验接下来的实验步骤依次为__________，重复实
验直至 B 中恒重。
a−点燃酒精灯，加热 b−熄灭酒精灯 c−关闭 K d−打开 K，缓缓通入空气 e−冷却至室温 f−
称量
Ⅲ−丙同学用滴定的方法也可以测定草酸亚铁晶体中结晶水的含量。取 a 克草酸亚铁晶体溶
入稀硫酸，再把所得溶液稀释成 500mL，取出 50mL 放入锥形瓶，向其中逐滴滴入未知浓度
的酸性 KMnO4 溶液，振荡，发现溶液颜色逐渐变为棕黄色，且有气泡冒出，当溶液颜色突
变成浅紫色，停止滴加。接着向溶液中加入稍过量的 KI 溶液和几滴淀粉溶液，然后再用 c
mol/L 的 Na2S2O3 溶液滴至终点。几次实验平均耗用 Na2S2O3溶液 VmL。
（2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI）
（1）写出向溶液中滴加酸性 KMnO4 溶液发生反应的离子方程式_____________________。
（2）上述试验中稀释草酸亚铁溶液时除烧杯和玻璃棒外，还必需的玻璃仪器有_____。
（3）x=_______________。
（4）若实验中滴入 KMnO4 溶液过多,则所得 x 值___________(填偏大、偏小或无影响)。
14．工业制得的氮化铝(AlN)产品中常含有少量 Al4C3、Al2O3、C 等杂质。某同学设计如下
实验分别测定氮化铝(AlN)样品中 AlN 和 Al4C3的质量分数。已知①Al4C3与硫酸反应可生成
CH4；②AlN 溶于强酸产生铵盐，溶于强碱生成氨气(忽略 NH3在强碱性溶液中的溶解)；③
该实验条件下的气体摩尔体积为 Vm L/mol，实验装置如下(量气管为碱式滴定管改装)实验过程：连好装置后，检验装置的气密性；称得装置 D 的初始质量为 ag；称取 bg AlN 样
品置于装置 B 的锥形瓶中，各装置中加入相应药品，重新连好装置；读取量气管中液面的
初始读数为 x mL(量气装置左右液面相平)。
(1)①若先测量 Al4C3质量分数，对 K1、K2、K3三个活塞的操作是关闭活塞______，打开活
塞______。
②当_____时，说明反应已经结束。读取读数之前，应对量气管进行的操作为____；若量气
管中的液面高于右侧球形容器中的液面，所测气体体积______(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
③记录滴定管的读数为 y mL，则 Al4C3的质量分数为_________(用可能含 a、b、x、y、Vm
的代数式表示)。
④若无恒压管，对所测 Al4C3质量分数的影响是______(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
(2)若先测量 AlN 质量分数：首先关闭活塞 K1，打开活塞 K3，通过分液漏斗加入过量的某物
质，写出 AlN 与过量的某物质发生反应的离子方程式为_________；反应完成后，______(填
该步应进行的操作)，最后称得装置 D 的质量为 cg，进而测量 AlN 的质量分数。
15．钒具有广泛用途。黏土钒矿中，钒以+3、+4、+5 价的化合物存在，还包括钾、镁的铝
硅酸盐，以及 SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备 NH4VO3。
该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的 pH 如下表所示：
金属离子 Fe3+ Fe2+ Al3+ Mn2+
开始沉淀 pH 1−9 7−0 3−0 8−1
完全沉淀 pH 3−2 9−0 4−7 10−1
回答下列问题：VO2
VO2
V O xH O 2 5 2
V O xH O 2 5 2
(1)“酸浸氧化”需要加热，其原因是___________。
(2)“酸浸氧化”中，VO+和 VO2+被氧化成 ，同时还有___________离子被氧化。写出 VO+
转化为 反应的离子方程式___________。
(3)“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为 ，随滤液②可除去金属离子 K+、Mg2+、Na+、
___________，以及部分的___________。
(4)“沉淀转溶”中， 转化为钒酸盐溶解。滤渣③的主要成分是___________。
(5)“调 pH”中有沉淀生产，生成沉淀反应的化学方程式是___________。
(6)“沉钒”中析出 NH4VO3晶体时，需要加入过量 NH4Cl，其原因是___________。
16．高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰
矿(还含 Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si 等元素)制备，工艺如下图所示。回答下列问题：
相关金属离子[c0(Mn+)=0−1 mol·L−1]形成氢氧化物沉淀的 pH 范围如下：
金属离子 Mn2+ Fe2+ Fe3+ Al3+ Mg2+ Zn2+ Ni2+
开始沉淀的 pH 8−1 6−3 1−5 3−4 8−9 6−2 6−9
沉淀完全的 pH 10−1 8−3 2−8 4−7 10−9 8−2 8−9
(1)“溶浸”中二氧化锰与硫化锰可以发生氧化还原反应，推测“滤渣 1”含有___________ 和
SiO2；
(2)“调 pH”除铁和铝，溶液的 pH 范围应调节范围是________________之间。
(3)“除杂 1”的目的是除去 Zn2+和 Ni2+，写出除 Zn2+的方程式：__________________。
(4)“除杂 2”的目的是生成 MgF2沉淀除去 Mg2+。若溶液酸度过高对沉淀 Mg2+完全的影响是
__________________(有利、不利、无影响)。
(5)在溶浸前，先把矿石研磨成粉末的原因：_______________________。参考答案
1．D【解析】A、Na 和水反应生成 NaOH 和 H2，NaOH 和 MgCl2反应生成 Mg(OH)2沉淀，
所以不能置换 Mg，故 A 错误；B、金属导电是自由电子定向移动，电解质溶液导电是溶液
中离子发生氧化还原反应，金属单质导电与电解质溶液导电原因不同，故 B 错误；C、常温
下，铝和氧气生成一层致密的氧化铝薄膜，阻止了内部的铝与氧气的接触，所以铝制品可以
广泛利用，并不是因为常温下铝和氧气不反应，故 C 错误；D、钠元素焰色反应为黄色，观
察焰色反应实验为黄色火焰，则可证明该溶液中含有 Na+，故 D 正确。故选 D。
2．D【解析】A．硫酸铜溶液与氨水反应，当氨水过量时发生反应生成[Cu(NH3)4]SO4，A
选项正确；
B．在钢铁发生吸氧腐蚀时生成氢氧化亚铁，总反应为：2Fe+O2+2H2O═2Fe(OH)2，Fe(OH)2
被氧化为 Fe(OH)3：4Fe(OH)2+O2+2H2O=Fe(OH)3，Fe(OH)3分解即得铁锈：
2Fe(OH)3=Fe2O3•nH2O+(3-n)H2O，故所得铁锈的主要成分为 Fe2O3•nH2O，，B 选项正确；
C．钙还原性较强，钙单质可以从 TiCl4中置换出 Ti，C 选项正确；
D．镁属于较活泼金属，不能利用氢气还原氧化镁制备镁，而是常用电解熔融 MgCl2的方法，
D 选项错误；
答案选 D。
3．A【解析】由信息③b 与强碱反应放出气体，可知 b 为 Al；而由信息④b、e 在冷的浓硫
酸中钝化，b 为 Al，推出 e 为 Fe；结合①a、b 均能与稀硫酸反应放出气体，可推出 a 为 Mg；
Cu 与硝酸银溶液反应，置换出单质银，可知 c 为 Cu，d 为 Ag。即 a、b、c、d、e 依次是
Mg、Al、Cu、Ag、Fe，故本题答案为 A。
4．D【解析】A．由“丹砂（HgS）烧之为水银”可知，HgS 加热分解过程中需要持续加热，
由此可知该反应为吸热反应，故 A 不符合题意；
B．轻金属的活泼性较好，制备难度较大，而重金属的活泼性较差，较易制备，由于工业条
件的限制，导致人类历史上重金属发现和使用较早，而轻金属的发现和使用则较晚，故 B
不符合题意；
C．铜与锡的硬度均较低，而将二者混合制成合金时，硬度较高，体现了合金硬度方面特性，
故 C 不符合题意；
D．医用酒精中乙醇的体积分数为 75%，故 D 符合题意；
故答案为：D。3
65
2 65
3 73 65 12
2
5．C【解析】A− W 属于合金，合金与组成它的各成分金属相比，其熔点较低，A 错误；
B− 此合金中含有的金属中，铝的还原性最强，当酸量少时，溶液中一定存在 Al3+，可能存
在 Fe2+，B 错误；
C−W 与足量的 NaOH 溶液、盐酸反应，生成氢气的体积之比为 ，C 正确；
D−合金与氯气反应产生的 AlCl3为共价化合物，不是离子化合物，D 错误；
故合理选项是 C。
6．B【解析】A．①中的反应机理可以认为过氧化钠与水反应生成过氧化氢与氢氧化钠，过
氧化氢分解生成水和氧气，发生反应为复分解反应和氧化还原反应，④中过氧化钡再与稀硫
酸反应生成过氧化氢和硫酸钡沉淀，过氧化氢分解生成水和氧气，因此两个试管中均发生了
氧化还原反应和复分解反应，A 项正确；
B．①中过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气，不能说明存在 H2O2，B 项错误；
C．④中过氧化钡与硫酸反应生成过氧化氢和硫酸钡沉淀，证明酸性：硫酸＞过氧化氢，不
能说明溶解性：BaO2＞ BaSO4，C 项正确；
D．⑤中产生的气体为氧气，氧元素化合价升高，作还原剂，说明 H2O2具有还原性，D 项
正确。
答案选 B。
7．B【解析】A．向氢氧化铝沉淀中滴加盐酸，沉淀溶解，说明氢氧化铝显碱性，与 Al 的
金属性有关，故 A 错误；
B．相同条件下 NaHCO3的溶解度比 Na2CO3的小，向饱和 Na2CO3溶液中通入足量 CO2反应
生成溶解度较小的 NaHCO3，会有碳酸氢钠固体析出，溶液变浑浊，故 B 正确；
C．钠的金属性虽然比铜强，但钠在和硫酸铜溶液反应时会先与水反应生成 NaOH 和 H2，无
法置换出铜单质，故 C 错误；
D．非金属性 Cl>I，所以 Cl2的氧化性强于 I2，则 Iˉ的还原性强于 Clˉ，故 D 错误；
故答案为 B。
8．B【解析】海水蒸发溶剂得到粗盐和母液，粗盐通过精制得到精盐，电解饱和食盐水得
到氯气、氢气和氢氧化钠，工业上制得饱和食盐水，依次通入氨气、二氧化碳反应生成碳酸
氢钠和氯化铵，碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠，母液加氢氧化钠反应生成氢氧化镁沉淀，氢
氧化镁和酸反应生成氯化镁，制得氯化镁，母液通入氯气氧化溴离子为溴单质，被二氧化硫吸收后发生氧化还原反应生成溴化氢溶液，富集溴元素，通入氯气氧化溴化氢为溴单质得到
溴，以此解答该题。
A− 在 NaHCO3或 Na2CO3中加入澄清的石灰水，现象均为产生白色沉淀，所以不能用澄清
的石灰水鉴别 NaHCO3和 Na2CO3，A 错误；
B− 氯化钠的溶解度随温度的变化不明显，故从海水中得到粗盐采用的是蒸发结晶的方法，
B 正确；
C− 步骤③中发生反应的化学方程式为：2NaBr+Cl2= Br2+2NaCl，Br 的化合价由-1 价升高为
0 价，溴离子被氧化为 Br2，C 错误；
D− 步骤④中 SO2水溶液吸收 Br2，发生反应的化学方程式为：SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr，
溶液的酸性增强，pH 减小，D 错误；故答案为：B。
9．B【解析】步骤Ⅰ为钛铁矿(FeO 和 TiO2)和碳在高温下发生氧化还原反应，生成铁，二氧
化钛和一氧化碳，步骤Ⅱ为二氧化钛与碳，氯气在高温下反应生成四氯化钛和一氧化碳，步
骤Ⅲ为四氯化钛和过量镁粉在高温下发生置换反应生成氯化镁和钛，据此分析。
A．FeO 和碳反应生成铁和碳的氧化物，步骤 I 中碳的化合价升高，碳作还原剂，故 A 正确；
B．步骤 II 中碳单质参加反应生成一氧化碳，氯气被还原成四氯化钛，属于氧化还原反应，
故 B 错误；
C．镁是活泼的金属，钛在高温下能被空气氧化，所以步骤 III 需在氩气环境中进行，防止
金属被空气氧化，C 正确；
D．钛常温下与酸、碱均不反应，镁与稀硫酸反应，可用稀硫酸除去金属钛中的少量镁，故
D 正确；
答案选 B。
10．D【解析】A− 在烧瓶中放入一定质量的 Cu 和 Mg 混合物，然后将盐酸从分液漏斗滴下，
Mg 与盐酸反应产生氢气，而 Cu 不能发生反应，根据氢气体积计算镁的质量，进而可计算
得到混合物中 Cu 的含量，A 正确；
B− 在烧瓶中放入足量金属 Na，然后将一定量的有机物从分液漏斗逐滴滴下，若产生气体则
有机物为乙醇，结构简式为 CH3CH2OH，根据产生氢气体积计算出分子式为 C2H6O 的有机
物分子中含活泼氢原子的个数，若不产生气体，则物质结构简式为 CH3-O-CH3，B 正确；
D− 可通过对照实验比较单位时间内 Fe3+和 Cu2+与双氧水反应产生气体多少比较催化效率，
C 正确；
C− 该实验装置需要测量生成气体的量进而计算，而测定 Na2SO4·xH2O 晶体中结晶水时不能产生气体，因此使用该装置不能完成实验，D 错误；
故合理选项是 D。
11．B【解析】A．冷凝管起到冷凝回流的作用，冷凝管内冷凝水的方向为下进上出，则 a
为冷却水进水口，故 A 正确；
B．MgBr2具有较强的吸水性，制备无水 MgBr2，需要防止空气中的水蒸气进入三颈烧瓶，
则装置 A 的作用是吸收水蒸气，但无水 CaCl2 不能吸收溴蒸气，故 B 错误；
C．制取 MgBr2的反应剧烈且放出大量的热，实验时利用干燥的氮气将溴蒸气带入三颈烧瓶
中，为防止反应过于剧烈，实验时需缓慢通入 N2，故 C 正确；
D．不能用干燥空气代替 N2，空气中含有的氧气可将镁氧化为副产物 MgO 会阻碍反应的进
行，故 D 正确；
答案选 B。
12．A【解析】A、利用②、③除去 CO2，④中的无水氯化钙将气体干燥后，如果⑤中 CuO
固体转变成红色，则反应一定生成 CO，A 正确；
B、实验开始后，装置中的空气对分解及检验都有干扰，所以必须先通入 N2除去装置中的
空气，B 错误；
C、由于从②、③溶液中导出的气体会带出水蒸气，因此④中放置无水硫酸铜无法检验分解
生成的水蒸气，C 错误；
D、草酸亚铁晶体分解剩余的固体为 FeO，如果没有完全变为黑色，也有可能是由于晶体没
有完全分解，D 错误；
答案选 A。
13．I−不正确；根据已知 C2O42-比 SCN-更易与 Fe3+结合 II− ①检查装置气密性②dabecf III−（1）
3MnO4- + 5Fe2++5C2O42— + 24H+ = 3Mn2+ + 5Fe3+ + 12H2O+10CO2↑或 3M（3）（50a-72cV）
/(9cV)（4）偏小
【解析】I− 根据题给信息可知，C2O42-比 SCN-更易与 Fe3+结合，所以取少量的晶体样品溶
于稀硫酸，滴加 KSCN 溶液，溶液无明显变化，不能判定晶体中不存在+3 价的铁，不正确；
正确答案：不正确；根据已知 C2O42-比 SCN-更易与 Fe3+结合。
II− ①做实验前首先要检查装置是否漏气；正确答案：检查装置气密性。
② 称取一定质量的晶体，装好药品，开始实验接下来的实验步骤：由于草酸亚铁晶体中亚
铁离子易被氧气氧化，所以要排净装置内的空气，打开 K，缓缓通入空气（d），然后点燃酒
精灯，加热（a），反应发生，结束后，熄灭酒精灯（b），冷却至室温（e），关闭 K （c），
m
0.048 x y
V b
–
AlO2
进行称量（f），重复实验直至 B 中恒重；正确的操作步骤为：dabecf。
III− （1）草酸亚铁晶体中含有 Fe2+和 C2O42—，在酸性条件下，均能被 KMnO4溶液氧化为
Fe3+和 CO2，而 MnO4-被还原为 Mn2+，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒写出离子方程式：
3MnO4- + 5Fe2++5C2O42— + 24H+ = 3Mn2+ + 5Fe3+ + 12H2O+10CO2↑或 3MnO4- +
5Fe2++5H2C2O4 + 14H+ = 3Mn2+ + 5Fe3+ + 12H2O+10CO2↑ ；正确答案：3MnO4- + 5Fe2++5C2O42—
+ 24H+ = 3Mn2+ + 5Fe3+ + 12H2O+10CO2↑或 3MnO4- + 5Fe2++5H2C2O4 + 14H+ = 3Mn2+ + 5Fe3+
+ 12H2O+10CO2↑ 。
（2）把草酸亚铁溶液稀释成 500mL 溶液时，除烧杯和玻璃棒外，还必需的玻璃仪器有 500mL
容量瓶、胶头滴管；正确答案：500mL 容量瓶、胶头滴管。
（3）根据反应：3MnO4- + 5Fe2++5C2O42— + 24H+ = 3Mn2+ + 5Fe3+ + 12H2O+10CO2↑可知，反
应产生的 Fe3+把碘离子氧化为碘单质，反应为 2Fe3++ 2I-= 2Fe2++ I2；生成的碘又被 Na2S2O3
还原为 I-，反应为 2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI；根据上述反应关系可知：n(FeC2O4﹒xH2O)=
n(FeC2O4)= n(Fe2+)= n(Fe3+)=1/2n(I2)=n（Na2S2O3），n（Na2S2O3）= V×10-3×cmol，所以 50mL
溶液中 n(FeC2O4﹒xH2O)=( V×10-3×c)mol，又原溶液为 500mL，所以 n(FeC2O4﹒
xH2O)=( V×10-3×c)×(500/50)mol=10(V×10-3×c) mol；草酸亚铁晶体 ag，所以 a/(144+18x)=
10( V×10-3×c)，x=（50a-72cV）/(9cV) ；正确答案：（50a-72cV）/(9cV) 。
（4）若实验中滴入 KMnO4溶液过多，碘离子被氧化的量增多，消耗的 n（Na2S2O3）= cV
增多，根据 x=（50a-72cV）/(9cV)关系可知，则所得 x 值偏小；正确答案：偏小。
14．(1)①K2、K3，K1②量气管中液面不再变化；调整量气管高度，使左右两边液面相平；
偏小③ ④偏大（2）AlN+OH-+H2O= +NH3↑；打开 K2，通入一段时间空
气
【解析】从实验装置和实验步骤上看，本实验的原理是用足量硫酸与样品中Al4C3完全反应，
量取生成的甲烷气体，从而可测得 Al4C3的百分含量；用足量 NaOH 溶液与样品中 AlN 完全
反应，充分吸收生成的氨气，并称量其质量，从而求得 AlN 的质量分数。
(1)①通过分液漏斗加入稀硫酸，硫酸与样品中 Al4C3完全反应，量取生成的甲烷气体，从而
测得 Al4C3的百分含量，故应关闭活塞 K2、K3，打开活塞 K1。
②当量气管中液面不再变化时，说明反应已经结束。利用连通器原理，读取读数之前，应对
量气管进行的操作为调整量气管高度，使左右两边液面相平；若量气管中的液面高于右侧球
形容器中的液面，说明气体的压强大于大气压，所测气体体积偏小。
3
3
m m
x y 10 L x y 10
V L / V
mol
mol
3 3
m m
1 x y 48 x y
10 144g / 10 g
3 V V
mol mol
3
m
48 x y
10 g
V
100%
bg
m
0.048 x y
100%
V b
–
AlO2
+
VO2
+
VO2
+
VO2
2-
SO4
2-
SO4
③甲烷的体积为(x-y)mL，物质的量为 ，根据碳原子的守
恒，Al4C3的物质的量等于甲烷的物质的量的三分之一，所以 Al4C3的质量为
，Al4C3的质量分数为
= 。
④若无恒压管，最终量气管读数偏大，根据上题公式，对所测 Al4C3质量分数的影响是偏大。
(2)若先测量 AlN 质量分数：首先关闭活塞 K1，打开活塞 K3，AlN 溶于强酸产生铵盐，溶于
强碱生成氨气，通过分液漏斗加入氢氧化钠，发生反应的离子方程式为 AlN+OH-+H2O=
+NH3↑；反应完成后，打开 K2，通入一段时间空气，平衡气压，最后称得装置 D 的质
量为 cg，进而测量 AlN 的质量分数。
15．（1）加快酸浸和氧化反应速率（促进氧化完全）（2）Fe2+
；VO++MnO2+2H+=
+Mn2++H2O（3）Mn2+，Fe3+、Al3+（4）Fe(OH)3（5）NaAlO2+HCl+H2O=NaCl+Al(OH)3↓或
Na[Al(OH)4]+HCl= NaCl+Al(OH)3↓+H2O（6）利用同离子效应，促进 NH4VO3尽可能析出完
全
【解析】黏土钒矿中，钒以+3、+4、+5 价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及
SiO2、Fe3O4，用 30%H2SO4和 MnO2“酸浸氧化”时 VO+和 VO2+被氧化成 ，Fe3O4与硫
酸反应生成的 Fe2+被氧化成 Fe3+，SiO2此过程中不反应，滤液①中含有 、K+、Mg2+、
Al3+、Fe3+、Mn2+、 ；滤液①中加入 NaOH 调节 pH=3−0~3−1，钒水解并沉淀为 V2O5·xH2O，
根据表中提供的溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的 pH，此过程中 Fe3+部分转化为
Fe(OH)3沉淀，部分 Al3+转化为 Al(OH)3沉淀，滤液②中含有 K+、Na+、Mg2+、Al3+、Fe3+、
Mn2+、 ，滤饼②中含 V2O5·xH2O、Fe(OH)3、Al(OH)3，滤饼②中加入 NaOH 使 pH>13，
V2O5·xH2O 转化为钒酸盐溶解，Al(OH)3转化为 NaAlO2，则滤渣③的主要成分为 Fe(OH)3；
滤液③中含钒酸盐、偏铝酸钠，加入 HCl 调 pH=8−5，NaAlO2转化为 Al(OH)3沉淀而除去；
最后向滤液④中加入 NH4Cl“沉钒”得到 NH4VO3。
(1)“酸浸氧化”需要加热，其原因是：升高温度，加快酸浸和氧化反应速率（促进氧化完全），+
VO2
+
VO2
+
VO2
+
VO2
+
VO2
故答案为：加快酸浸和氧化反应速率（促进氧化完全）；
(2)“酸浸氧化”中，钒矿粉中的 Fe3O4与硫酸反应生成 FeSO4、Fe2(SO4)3和水，MnO2具有氧
化性，Fe2+具有还原性，则 VO+和 VO2+被氧化成 的同时还有 Fe2+被氧化，反应的离子
方程式为 MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；VO+转化为 时，钒元素的化合价由+3
价升至+5 价，1molVO+失去 2mol 电子，MnO2被还原为 Mn2+，Mn 元素的化合价由+4 价降
至+2 价，1molMnO2得到 2mol 电子，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，VO+转化
为 反应的离子方程式为 VO++MnO2+2H+= +Mn2++H2O，故答案为：Fe2+，
VO++MnO2+2H+= +Mn2++H2O；
(3)根据分析，“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为 V2O5·xH2O，随滤液②可除去金属离子 K+、
Mg2+、Na+、Mn2+，以及部分的 Fe3+、Al3+，故答案为：Mn2+，Fe3+、Al3+
；
(4)根据分析，滤渣③的主要成分是 Fe(OH)3，故答案为：Fe(OH)3；
(5)“调 pH”中有沉淀生成，是 NaAlO2与 HCl 反应生成 Al(OH)3沉淀，生成沉淀反应的化学方
程式是 NaAlO2+HCl+H2O=NaCl+Al(OH)3↓或 Na[Al(OH)4]+HCl= NaCl+Al(OH)3↓+H2O，故答
案为：NaAlO2+HCl+H2O=NaCl+Al(OH)3↓或 Na[Al(OH)4]+HCl= NaCl+Al(OH)3↓+H2O。
(6)“沉钒”中析出 NH4VO3晶体时，需要加入过量 NH4Cl，其原因是：增大 NH4+离子浓度，
利用同离子效应，促进 NH4VO3尽可能析出完全，故答案为：利用同离子效应，促进 NH4VO3
尽可能析出完全。
16．（1）S（2）4−7～6 （3）Zn2＋
+S2-=ZnS↓（4）不利（5）增大接触面积，加快反应速率，
提高浸取率
【解析】二氧化锰粉与硫化锰矿（还含 Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si 等元素）在硫酸中酸浸，
主要的反应为：MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O，SiO2不溶于硫酸，过滤，滤渣 1 含
有 S 和 SiO2，滤液含有 Mn2＋
、Fe2＋
、Fe3＋
、Al3＋
、Mg2＋
、Zn2＋
、Ni2＋
，加入 MnO2将 Fe2＋
氧化为 Fe3＋
，加入氨水调节 pH4−7～6 之间，除去 Fe3＋
、Al3＋
，滤渣 2 为 Fe(OH)3、Al(OH)3，
滤液中加入 Na2S 除去 Zn2＋
和 Ni2＋
，“滤渣 3”的主要成分是 NiS 和 ZnS，加入 MnF2生成 MgF2
沉淀除去 Mg2＋
，滤渣 4 为 MgF2，滤液主要含有 Mn2＋
，加入碳酸氢铵发生反应：Mn2＋
+2HCO3
－
=MnCO3↓+CO2↑+H2O，用硫酸溶解碳酸锰得到产品硫酸锰。
(1)“溶浸”中二氧化锰与硫化锰可以发生氧化还原反应，“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应为：
MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O，推测“滤渣 1”含有 S 和 SiO2；故答案为：S；(2)调节 pH 的目的是除去 Fe3＋
、Al3＋
，但不沉淀 Mn2＋
、Mg2＋
、Zn2＋
、Ni2＋
，根据表 pH 的范
围为 4−7～6；故答案为：4−7～6；
(3)“除杂 1”的目的是除去 Zn2+和 Ni2+，采用加入 Na2S 除去 Zn2＋
和 Ni2＋
，“滤渣 3”的主要成
分是 NiS 和 ZnS，除 Zn2+的方程式：Zn2＋
+S2-=ZnS↓。故答案为：Zn2＋
+S2-=ZnS↓；
(4)“除杂 2”的目的是生成 MgF2沉淀除去 Mg2+。若溶液酸度过高对沉淀 Mg2+完全的影响是
Mg2＋
沉淀不完全，因为 F
－
与 H
＋
结合形成弱电解质 HF，MgF2 Mg2＋
+2F
－
平衡向右移动；
故答案为：不利；
(5)在溶浸前，先把矿石研磨成粉末的原因：增大接触面积，加快反应速率，提高浸取率。
故答案为：增大接触面积，加快反应速率，提高浸取率。