12第12讲　金属及其化合物的综合应用-【优化指导】2026年化学一轮复习高中总复习·第1轮（云南专版）

跟踪练(12)　金属及其化合物的综合应用 一、选择题(每小题只有一个选项符合题目要求) 1．下列装置用于实验室制取NO并回收Cu(NO3)2·6H2O，能达到实验目的的是 (　　) A.用装置甲制NO气体 B.用装置乙除NO中的少量NO2 C.用装置丙收集NO气体 D.用装置丁蒸干Cu(NO3)2溶液制Cu(NO3)2·6H2O A　解析：Cu与稀硝酸在常温下发生氧化还原反应产生Cu(NO3)2、NO、H2O，因此可以用装置甲制NO气体；为使混合气体与水充分接触，洗气时气体应该“长进短出”；NO气体在常温下容易与空气中的O2反应产生NO2气体，应该根据NO不溶于水也不能与水反应的性质，采用排水法收集；加热Cu(NO3)2溶液会促进铜离子水解，且生成的硝酸易挥发，应根据Cu(NO3)2的溶解度受温度影响较大的特点，采用冷却结晶法制备Cu(NO3)2·6H2O。 2．工业上利用银块制取硝酸银及硝酸银的有关性质如图所示。下列说法错误的是 (　　) A.若增大反应器中硝酸的浓度，则生成NOx的总量将减少 B.操作②为减压蒸发、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 C.硝酸银固体应保存在棕色瓶中 D.X是氧气 A　解析：由Ag＋2HNO3(浓)===AgNO3＋NO2↑＋H2O、3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O可知，若增大反应器中硝酸的浓度，则生成NOx的总量将增大；AgNO3受热易分解，故操作②为减压蒸发、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；AgNO3见光易分解，硝酸银固体应保存在棕色瓶中；2AgNO32Ag＋2NO2↑＋O2↑，故X是氧气。 3．甲、乙、丙三种不同的物质中均含有同一种元素，反应④为置换反应，往乙溶液中滴加KSCN溶液，乙溶液变为红色。它们之间的转化关系如下图所示(部分反应物及生成物已略去)。下列说法错误的是 (　　) A.反应①②可能为化合反应 B.反应④的另一反应物可以为离子化合物的水溶液 C.甲一定为金属单质 D.若甲为金属单质，甲、乙、丙中相同元素的化合价不同 C　解析：往乙溶液中滴加KSCN溶液，溶液变为红色，说明乙溶液中含有Fe3+。反应④为置换反应，则甲为Fe，乙为FeCl3，丙为FeCl2。反应①为铁与氯气的化合反应，反应②为铁与氯化铁的化合反应；反应④可能为铁与盐酸的反应，也可能为铁与氯化铜溶液的反应，氯化铜为离子化合物。甲可能为金属单质，可能为金属氧化物，如Fe2O3，也可能为非金属化合物，如HCl，也可能为非金属单质。若甲为金属单质，则甲为Fe，乙为FeCl3，丙为FeCl2，甲、乙、丙中Fe的化合价不同。 4．工业氢氧化锂在重结晶提纯时，采取了下图所示流程，巧妙地分离出杂质(PO、SiO、NO、SO等)。 已知：LiOH的溶解度随温度变化 t/℃ 0 20 40 60 80 100 S(LiOH)/(g/100 g水) 12.7 12.8 13 13.8 15.3 17.5 下列说法错误的是 (　　) A.LiOH的溶解度随温度的升高变化不大 B.操作 Ⅰ 为过滤，除去PO、SiO等形成的难溶物 C.操作 Ⅱ 得到LiOH晶体应采用降温结晶 D.操作 Ⅲ 为趁热过滤，分离NO、SO等可溶性杂质 C　解析：由表中数据可知，LiOH的溶解度随温度的升高变化不大；由于冷溶过程中，LiOH能够溶解，而Li3PO4、Li2SiO3的溶解度随温度的降低而减小，能够析出沉淀Li3PO4、Li2SiO3，则操作 Ⅰ 为过滤，除去PO、SiO等形成的难溶物；由于LiOH的溶解度随温度的升高变化不大，要得到LiOH晶体应采用蒸发结晶操作；蒸发结晶析出LiOH晶体后，由于LiNO3、Li2SO4的溶解度随温度变化比较明显，则操作 Ⅲ 为趁热过滤，分离NO、SO等可溶性杂质。 5．(2024·广西河池高级中学高三上学期统考)由短周期元素组成的中学常见物质a、b、c、d、e、x存在下图所示的转化关系(部分生成物和反应条件略去)。下列推断错误的是 (　　) A.若d是白色沉淀，d与a的摩尔质量相等，则x可能是铝盐 B.若a是金属单质，b和d的反应可能是OH－＋HCO===H2O＋CO C.若d是CO，则a可能是Na2O2，x只有2种同素异形体 D.若a是氯气，x是Na2SO3，c是气体，则d和e能发生反应 C　解析：当a为Na2O2，b为NaOH，e为O2，x为铝盐，c为四羟基合铝酸盐，d为Al(OH)3，符合转化关系。若a为金属Na，b为 NaOH，e为H2，x为CO2，c为Na2CO3，d为NaHCO3，b、d反应的离子方程式为OH－＋HCO===H2O＋CO；过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气，而d为CO，则b为O2，x为碳单质，c为CO2，碳的同素异形体有金刚石、石墨、C60等；x是Na2SO3，c是气体，则b可以是酸，c为SO2、d为NaHSO3，a与水反应生成酸，可能是氯气与水反应生成的HCl和HClO，且HClO能与NaHSO3发生氧化还原反应。 6．下图为CaC2O4·xH2O在N2和O2气氛中的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)。下列说法正确的是 (　　) A.x的值为2 B.物质a为CaC2O4，CaC2O4在隔绝空气、420 ℃以下的条件下热稳定，不会分解 C.800～1 000 ℃ N2气氛中发生的反应为CaC2O4CaCO3＋CO↑ D.无论是O2气氛还是N2气氛，当1 mol CaC2O4·xH2O最终转变为c时，转移电子的物质的量相同 B　解析：a的质量由100 mg减小到87.5 mg的过程中，CaC2O4·xH2O失去结晶水生成CaC2O4，根据质量守恒定律有＝，解得x＝1。在420 ℃以下N2气氛中，a的质量保持不变，说明CaC2O4在隔绝空气、420℃以下的条件下较稳定，不会分解。800～1 000 ℃ N2气氛中发生的反应为CaCO3CaO＋CO2↑。c为CaO，O2气氛中1 mol CaC2O4·H2O最终转变为1 mol H2O、1 mol CaO和2 mol CO2，电子转移2 mol；N2气氛中，1 mol CaC2O4·H2O最终转变为1 mol H2O、1 mol CaO、1 mol CO2和1 mol CO，电子转移1 mol。 7．(2024·广西西部高三上学期联考)某研究小组的同学用下页图所示装置模拟工业上生产无水FeCl2的过程。下列说法正确的是 (　　) A.先点燃c处酒精灯，再打开分液漏斗的活塞 B.本实验中HCl只体现挥发性 C.利用该装置制备FeCl2的原理可表示为Fe＋2HClFeCl2＋H2 D.装置d适合处理该实验的所有尾气 C　解析：先打开分液漏斗的活塞，利用装置a中产生的HCl排尽装置内的空气，再点燃c处酒精灯加热铁粉；装置a中产生HCl是利用了浓盐酸的挥发性，装置c中Fe与HCl反应生成FeCl2和H2，体现了HCl的酸性和氧化性；HCl极易溶于水，用装置d进行尾气处理易发生倒吸，且H2不能用NaOH溶液吸收。 8．铋酸钠(NaBiO3)是分析化学中的重要试剂。某同学设计实验制取铋酸钠，装置如下图所示(加热和夹持仪器已略去)。 已知： ①NaBiO3：浅黄色，不溶于冷水。 ②Bi(OH)3白色，难溶于水。 下列说法错误的是 (　　) A.装置b用于除去Cl2中的HCl B.装置c中反应的离子方程式为Bi(OH)3＋3OH－＋Cl2===BiO＋2Cl－＋3H2O C.拆除装置前必须进行的操作是关闭K1、K3，打开K2 D.装置d用于除去多余的氯气 B　解析：反应物为Bi(OH)3、Cl2和NaOH混合物，反应中Bi3+被氧化成NaBiO3，Cl2被还原成Cl－，根据原子守恒可知反应还有水生成，则反应的离子方程式为Bi(OH)3＋3OH－＋Na＋＋Cl2===NaBiO3＋2Cl－＋3H2O；关闭K1、K3，打开K2可使NaOH流下与氯气反应；装置d中装有氢氧化钠溶液，用于除去多余的氯气，以免污染空气。 9．实验室以含镍废料(主要成分为NiO，含少量FeO、Fe2O3、CoO、BaO和SiO2)为原料，制备NixOy和CoCO3的工艺流程如图所示。 已知：25 ℃时，Ksp[Co(OH)2]＝2.0×10-15。下列说法正确的是 (　　) A.滤渣 Ⅰ 中含SiO2 B.“氧化”“调pH”流程中均需加过量的试剂 C.萃取时，待下层液体从分液漏斗下口流出后，换一个烧杯后将上层液体从下口放出 D.“沉钴”流程开始时，若溶液中的c(Co2+)＝0.02 mol/L，为防止生成Co(OH)2，应控制溶液的pH＜7.5 D　解析：向含镍废料(主要成分为NiO，含少量FeO、Fe2O3、CoO、BaO和SiO2)中加入稀硫酸酸浸，过滤分离出的滤渣 Ⅰ 为SiO2、BaSO4，滤液中含有NiSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3、CoSO4；加入氧化剂H2O2氧化FeSO4，加入Na2CO3调节pH使Fe2(SO4)3等转化为含铁元素的沉淀；过滤除去沉淀，再加入有机萃取剂，振荡、静置、分液得到含NiSO4的有机层和含有CoSO4的水层溶液；向含有CoSO4的溶液中加入碳酸氢钠，使Co2+转化为CoCO3沉淀，过滤、洗涤、干燥得到CoCO3；在含NiSO4的有机层中反萃取得到NiSO4溶液，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到NiSO4·6H2O晶体；煅烧NiSO4·6H2O晶体得到NixOy。滤渣Ⅰ的主要成分是SiO2、BaSO4；“调pH”流程中，Na2CO3不能过量，否则Co2+和Ni2+会与碳酸根离子反应生成沉淀而损失；萃取时，待下层液体从分液漏斗下口流出后，上层液体再从上口倒出；恰好生成Co(OH)2时的c(OH－)＝＝ mol/L＝1×10-6.5 mol/L，常温下c(H＋)＝＝ mol/L＝1×10-7.5 mol/L，即pH＝7.5，则为了防止沉钴时生成Co(OH)2，常温下应控制溶液的pH＜7.5。 10．氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体{(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O}难溶于水，可用于制备热敏材料VO2。已知＋4价钒的化合物易被氧化，实验室以VOCl2和NH4HCO3为原料制备氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体的装置如下图所示。下列说法正确的是 (　　) A.按气流方向从左往右，各装置接口为a→g→f→b→c→d→e B.装置①的优点是节约原料且能随开随用、随关随停 C.实验时需先关闭K2，打开K1，待③中出现浑浊，再打开K2，关闭K1 D.装置②发生反应的离子方程式为6VOCl2＋5NH＋4HCO＋19H2O===(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O↓＋12Cl－＋13H＋ C　解析：装置的连接顺序为①④②③，接口连接顺序为a→f→g→b→c→d→e；由实验装置图可知，装置①可以防止二氧化碳气体逸出，但不能控制反应的发生，不能达到随开随用、随关随停的目的；实验时先关闭K2，打开K1，用装置①制取的二氧化碳排尽装置中的空气，待③中出现浑浊(说明装置中空气排尽)，再打开K2，关闭K1制备氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体；装置②中发生的反应为VOCl2与碳酸氢铵溶液反应制得氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体和氯化铵，反应的离子方程式为6VOCl2＋5NH＋4HCO＋13OH－＋6H2O===(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O↓＋12Cl－。 11．(2024·广西梧州高三上学期统考)由硫铁矿(主要成分为FeS2 和SiO2)为主要原料制得绿矾(FeSO4·7H2O)的流程如下图所示。 下列说法不正确的是 (　　) A.过程1废气中含SO2 B.过程2试剂a为稀硫酸 C.过程3反应的离子方程式为2Fe3+＋SO2＋2H2O===2Fe2+＋SO＋4H＋ D.过程4将溶液加热到有较多固体析出，再用余热将液体蒸干，可得到纯净的绿矾 D　解析：由制备绿矾的流程可知，硫铁矿(主要成分为FeS2 和SiO2)高温煅烧后的烧渣(主要成分为Fe2O3和SiO2)溶于硫酸，会使溶液中含有Fe3+；过程2过滤除去二氧化硅后，向滤液中通入二氧化硫，会将铁离子还原生成亚铁离子；经过程4蒸发浓缩、冷却结晶后析出绿矾。根据上述分析，过程1废气中含SO2；因绿矾的酸根离子为硫酸根离子，则过程2最好用硫酸来溶解烧渣；过程3中二氧化硫将硫酸铁还原生成硫酸亚铁，反应的离子方程式为2Fe3+＋SO2＋2H2O===2Fe2+＋SO＋4H＋；过程4将溶液加热到有较多固体析出，再用余热将液体蒸干，蒸干时绿矾受热失去结晶水，得不到纯净的绿矾。 二、非选择题 12．锰锌铁氧体软磁材料(Fe2O3­MnO­ZnO)作为一种重要的电子材料在通信等领域有着广泛的应用。用软锰矿(主要成分MnO2，含SiO2、FeO、Fe2O3、CaO、MgO等杂质)为主要原料制备软磁材料的工艺流程如下图所示。 回答下列问题： (1)滤渣①的主要成分是____________。 (2)“酸浸”过程中加入过量铁粉的主要目的是___________________________________ _____________________________________。 (3)当溶液中某离子浓度小于1×10-5mol/L时，可认为该离子沉淀完全。“除钙、镁”流程中，加入NH4F除尽Ca2+、Mg2+，溶液中c(F－)至少应为____________。(已知：CaF2和MgF2的Ksp分别为2.70×10-11和6.25×10-9) (4)“碳化”流程中生成碳酸锰沉淀的离子方程式为____________________。一定条件下，X2+的沉淀率与温度关系如下图所示，为了使X2+沉淀完全，最适宜的温度是______。“碳化”流程中加入过量的NH3·H2O和NH4HCO3，除了使X2+沉淀完全外，其他原因是_______________________________________________________________________________。 (5)“煅烧”流程中，碳酸亚铁发生反应的化学方程式为__________________________。 答案：(1)SiO2和铁粉 (2)将MnO2还原成Mn2+，将Fe3+还原为Fe2+ (3)2.5×10-2 mol/L (4)Mn2+＋HCO＋NH3·H2O===MnCO3↓＋NH＋H2O　40 ℃　 NH3·H2O和NH4HCO3 受热易分解 (5)4FeCO3＋O22Fe2O3＋4CO2 解析：(1)“酸浸”时发生的反应有MnO2＋2H2SO4＋Fe===MnSO4＋FeSO4＋2H2O、FeO＋H2SO4===FeSO4＋H2O、Fe＋Fe2O3＋3H2SO4===3FeSO4＋3H2O、CaO＋H2SO4===CaSO4＋H2O、MgO＋H2SO4===MgSO4＋H2O，过滤得到的滤渣①为SiO2和过量的铁粉。 (2)“酸浸”过程中铁粉的作用是将MnO2和Fe2O3转化为MnSO4和FeSO4，故加入过量铁粉的主要目的是将MnO2还原成Mn2+，将Fe3+还原为Fe2+。 (3)已知当溶液中某离子浓度小于1×10-5mol/L时，可认为该离子沉淀完全。“除钙、镁”流程中，加入NH4F除尽Ca2+、Mg2+，当Ca2+完全沉淀时，溶液中c(F－)＝ mol/L≈1.64×10-3mol/L，当Mg2+完全沉淀时，溶液中c(F－)＝ mol/L＝2.5×10-2mol/L，故至少应为2.5×10-2mol/L。 (4)“碳化”流程中生成碳酸锰沉淀的离子方程式为Mn2+＋HCO＋NH3·H2O===MnCO3↓＋NH＋H2O。由图像可知，40 ℃时三种离子沉淀率同时最高，故为了使X2+沉淀完全，最适宜的温度是40 ℃。由于NH3·H2O和NH4HCO3受热易分解，“碳化”流程中应加入过量的NH3·H2O和NH4HCO3。 (5)“煅烧”流程中，碳酸亚铁转化为Fe2O3，发生反应的化学方程式为4FeCO3＋O22Fe2O3＋4CO2。 学科网（北京）股份有限公司 $$