题目内容

金属材料在人类生产生活中有着重要的应用，但人们使用更多的不是纯金属，而是合金。
（1）快中子反应堆的热交换剂用的是钠钾合金，其常温下是         态（填气、液、固）。把钠的物质的量分数为20%的0.2mol的此合金安全地加入到重水（D2O）中，产生的气体物质所含的中子数为            。
（2）镁铝合金是经常见到的轻质合金。剪一块合金在空气中燃烧，除生成MgO和Al2O3外，最有可能生成的第三种物质的电子式是           。当一块5.1g的镁铝合金薄片溶于3.6 mol·L-1的200ml 的硫酸溶液中，至少需加入1 mol·L-1的氢氧化钠溶液的体积             mL至沉淀质量不再改变，如整个过程中有0.5mol 的电子发生转移，则合金中Mg的物质的量分数为     。
（3）①有一种铜的合金即黄铜（可看作是Cu和Zn），可分别用酸溶法或碱溶法来分离该两种金属，其中把该合金投入到稀盐酸中，发现产生气泡的速度比用锌与盐酸反应制氢气的速度快，其原因是                                       。
②为分析某铜合金的成分，用酸将其完全溶解后，用NaOH溶液调pH，当pH＝3.4时开始出现沉淀，分别在pH为7.0、8.0时过滤沉淀。结合下图信息推断该合金中除铜外一定含有       。

(1)液    0.2NA    （2）  1440；50%
(3)①铜锌合金可以形成原电池，加快化学反应速率。 ②Al、Ni

解析试题分析：（1）钠钾合金，其常温下是液态；钠的物质的量分数为20%的0.2mol的此合金中钠和钾的物质的量分别是0.04mol和0.16mol。根据方程式2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑↑可知，与水反应生成氢气的物质的量分别是0.02mol和0.08mol，共计是0.10mol。由于氢气的组成D2，分子中含有中子数是2个，所以产生的气体物质所含的中子数为0.2NA。
（2）由于镁能与氮气反应生成氮化镁，而空气中含有大量的氮气，所以第三种物质应该是氮化镁，氮化镁是离子化合物，电子式为。当沉淀不再发生变化时，此时恰好反应生成氢氧化镁和氢氧化铝沉淀，而溶液中只含有硫酸钠，物质的量是3.6mol/L×0.2L＝0.72mol，则关节炎钠离子守恒可知，至少需要氢氧化钠的物质的量是0.72mol×2＝1.44mol，其溶液体积为1.44mol÷1.0mol/L＝1.44L＝1440ml；设合金中Mg、Al的物质的量分别为x和y，则2x+3y＝0.5mol、24g/mol×x+27g/mol×y＝5.1g，解得x＝y＝0.1mol，因此合金中Mg的物质的量分数为50%。
（3）①由于锌的金属性强于铜，通入到盐酸中，铜锌合金可以形成原电池，加快化学反应速率。
②由图可知，结合题中信息可知开始出现沉淀为Al（OH）3、pH＝8.0时过滤除去Ni（OH）2，因此该铜合金中还含Al、Ni。
考点：考查金属、合金的组成与性质、根据方程式进行的有关计算以及溶解平衡的应用

练习册系列答案
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从明矾[KAl(SO4)2·12H2O]制备Al、K2SO4和H2SO4的流程如下：

明矾焙烧的化学方程式为：4KAl(SO4)2·12H2O+3S＝2K2SO4 +2Al2O3+9SO2↑+48H2O
请回答下列问题：
（1）在焙烧明矾的反应中，氧化剂是                 。
（2）步骤②中，为提高浸出率，可采取的措施有             。

A．粉碎固体混合物 B．降低温度 C．不断搅拌 D．缩短浸泡时间
（3）从水浸后的滤液中得到K2SO4晶体的方法是          。
（4）步骤③电解的化学方程式是               ，电解池的电极是用碳素材料做成，电解过程中，阳极材料需要定期更换，原因是：         。
（5）以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2，则该电池的正极电极反应式是                                      。
（6）焙烧a吨明矾（摩尔质量为b g/mol），若SO2的转化率为96%，可生产质量分数为98％的H2SO4质量为                      吨(列出计算表达式)。

以硫铁矿烧渣（含有氧化铁和少量硫化亚铁、二氧化硅等）为原料制备聚铁{可表示为Fe2(OH)n(SO4)3-n/2，和绿矾(FeSO4.7H2O)具有成本低、反应快、产品质量高等优点。制备流程如下图：

（1）流程图中溶液X为Fe(SO4)3，溶液，据此写出操作①中属于氧化还原反应的离子方程式：____________。
（2）操作②的处理存在弊端，该弊端是_____________。若固体W与KOH溶液昆合加热，其中一个反应的化学方程式为3S+6KOH2K2S+K2SO3+3H2O，该反应的氧化剂与还原剂质量之比为___________。
（3）操作③需要加入的物质（试剂）是_________，目的是___________________________。
（4）操作⑤是使溶液pH___________（填“增大”或“减小”）。
（5）操作⑥控制温度为70 -80℃的目的是_________________________________________ 。
（6）双氧水在酸性环境（硫酸）中是一种强氧化剂，可以将硫酸亚铁氧化成三价铁，制得Fe2(OH)n(SO4)3-n/2，反应的化学方程式为__________________________________。

柠檬酸亚铁(FeC6H6O7)是一种易吸收的高效铁制剂，可由绿矾(FeSO4·7H2O)通过下列反应制备：
FeSO4＋Na2CO3=FeCO3＋Na2SO4
FeCO3＋C6H8O7=FeC6H6O7＋CO2＋H2O
下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L－1计算)。

金属离子
开始沉淀的pH
沉淀完全的pH
Fe3＋
1.1
3.2
Al3＋
3.0
5.0
Fe2＋
5.8
8.8
 
(1)制备FeCO3时，选用的加料方式是________(填字母)，原因是_________________________________
a．将FeSO4溶液与Na2CO3溶液同时加入到反应容器中
b．将FeSO4溶液缓慢加入到盛有Na2CO3溶液的反应容器中
c．将Na2CO3溶液缓慢加入到盛有FeSO4溶液的反应容器中
(2)生成的FeCO3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是_______________________________。
(3)将制得的FeCO3加入到足量柠檬酸溶液中，再加入少量铁粉，80℃下搅拌反应。
①铁粉的作用是_____________________。
②反应结束后，无需过滤，除去过量铁粉的方法是________________________________。
(4)最后溶液经浓缩、加入适量无水乙醇、静置、过滤、洗涤、干燥，获得柠檬酸亚铁晶体。分离过程中加入无水乙醇的目的是__________________。

(5)某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3)出发，先制备绿矾，再合成柠檬酸亚铁。请结合右图的绿矾溶解度曲线，补充完整由硫铁矿烧渣制备FeSO4·7H2O晶体的实验步骤(可选用的试剂：铁粉、稀硫酸和NaOH溶液)：向一定量烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应，________，得到FeSO4溶液，________，得到FeSO4·7H2O晶体。

Fe元素是地壳中最丰富的元素之一，在金属中含量仅次于铝，铁及其化合物在生活生产中有广泛应用。请回答下列问题。
（1）磁铁矿是工业上冶炼铁的原料之一，其原理是Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2，若有1 mol Fe3O4参加反应，转移电子的物质的量是________ mol。
（2）与明矾相似，硫酸铁也可用作净水剂，在使用时发现硫酸铁并不能使酸性废水中的悬浮物沉降除去，其原因是___________________________________________________。
（3）某课外活动小组将下图所示装置按一定顺序连接，在实验室里制取一定量的FeCl3(所通气体过量并充分反应)。

请回答下列问题：
①各装置的正确连接顺序为(填写装置代号)
A→________→________→________→D。
②装置C的作用是_______________________________________________________。
③反应开始后，B中硬质玻璃管内的现象为________；可以检验生成物中含有Fe3＋的试剂是________(填写试剂名称)。

氯化铁是常见的水处理剂,无水FeCl3易升华。工业上制备无水FeCl3的一种工艺如图所示:

（1）加入吸收塔的吸收剂X应是   （填字母编号）。
a.NaOH溶液      b.饱和食盐水        c.FeCl2溶液      d.淀粉KI溶液
（2）取0.5 mL饱和FeCl3溶液滴入50 mL沸水中,得红褐色氢氧化铁胶体,则发生反应的离子方程式为                  。
（3）实验室中从FeCl3溶液制得FeCl3·6H2O晶体的过程中,需先加入   且保持过量,然后进行的操作依次为   、冷却结晶、过滤。
（4）将H2S气体通入FeCl3溶液中会出现浑浊,则其反应的离子方程式为          。
（5）铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池,电池结构如图所示（电极材料为石墨）,工作原理为:Fe3++Cr2+Fe2++Cr3+
则电池放电时,Cl-将移向   极（填“正”或“负”）;充电时,阴极的电极反应式为                  。

某研究小组将一批废弃的线路板经浓硝酸和稀硫酸处理后得到一混合溶液,其中含有Cu2+、Fe2+、Fe3+、Al3+等金属离子,并设计了以下两种流程以分别制取CuSO4·5H2O晶体和AlCl3
溶液:

已知:相关金属离子开始沉淀至完全沉淀时的pH范围为:

离子
Fe3+
Fe2+
Al3+
Cu2+
pH范围
2.2～3.2
5.5～9.0
4.1～5.0
5.3～6.6
请回答下列问题:
(1)加入H2O2的作用是　                                  ,欲使制取的CuSO4·5H2O晶体较为纯净,pH至少应调至　　　　。
(2)写出H2O2与Fe2+反应的离子方程式:                                      。
(3)流程②中加入适量Al粉起的作用是                      　　　。
(4)根据你所学的化学知识,由AlCl3溶液(不添加其他化学试剂)能否制得无水AlCl3　　　　(填“能”或“不能”),原因是　        。
(5)取体积为V(L)的酸浸液,向其中滴加a mol·L-1的NaOH溶液,生成沉淀的物质的量与所加的NaOH溶液的体积(L)关系如图。请用V1、V2、V3表示所取的酸浸液中n(Fe3+)∶n(Al3+)=　                   。

以黄铜矿(主要成分是CuFeS2,含少量杂质SiO2)为原料炼铜的方法分为高温炼铜和湿法炼铜两种。近年来,湿法炼铜有了新进展,科学家发现有一种细菌在酸性水溶液、氧气存在下,可以将黄铜矿氧化成硫酸盐:4CuFeS2+2H2SO4+17O24CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O。某工厂运用该原理生产铜和绿矾的工艺如下:

回答下列问题:
(1)下列物质中可以用于上述流程中调节溶液pH的是　　　　(填序号)。

A．Cu； B．Cu2(OH)2CO3； C．H2SO4； D．Fe；E.CuO 
(2)滤渣A的主要成分为　                    (写化学式)。
(3)写出反应Ⅰ的化学方程式:　                    。
(4)试剂a为　　　                             　。
(5)欲从溶液中获得绿矾晶体,分离操作Ⅰ应为　　　　(写操作名称)。
(6)生产过程中,除了试剂a、H2O可以循环使用外,还可循环使用的物质有　　　　(写化学式)。

某工厂的电镀污泥中含有铜、铁等金属化合物。为实现资源的回收利用并有效防止环境污染，设计如下工艺流程：

（1）酸浸后加入H2O2的目的是          。调pH步骤中加入的试剂最好是        （填化学式）。实验室进行过滤操作所用到的玻璃仪器有              。
（2）煮沸CuSO4溶液的原因是                 。向CuSO4溶液中加入一定量的NaCl、Na2SO3，可以生成白色的CuCl沉淀，写出该反应的化学方程式            。
（3）称取所制备的CuCl样品0.2500g置于一定量的0.5mol·L-1FeCl3溶液中，待样品完全溶解后，加水20mL，用0.1000mol·L-1的Ce（SO4）2溶液滴定，到达终点时消耗Ce（SO4）2溶液25.00mL。有关的化学反应为：Fe3＋＋CuCl＝Fe2＋＋Cu2＋＋Cl－，Ce4＋＋Fe2＋＝Fe3＋＋Ce3＋。计算该CuCl样品的质量分数  。
（4）Fe3+发生水解反应Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，该反应的平衡常数表达式为           。

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