21．(12分)蛇纹石矿可以看做MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂组成。由蛇纹石制取碱式碳酸镁的实验步骤如下图所示

(1)蛇纹石加盐酸溶解后，溶液里除了Mg²⁺外，还含有的金属离子是________________。

(2)进行Ⅰ操作时，控制溶液pH＝7-8(有关氢氧化物沉淀的pH见上表)

Ca(OH)₂不能过量，若Ca(OH)₂过量可能会导致______溶解、________沉淀。

(3)从沉淀混合物A中提取红色氧化物作颜料，先向沉淀物A中加入________(填入物质的化学式)，然后____________________(依次填写实验操作名称)。

(4)物质循环使用，能节约资源。上述实验中，可以循环使用的物质是____________________(填写物质化学式)。

(5)现设计一个实验，确定产品aMgCO₃·bMg(OH)₂·cH₂O中a、b、c的值，请完善下列实验步骤(可用试剂：浓硫酸、碱石灰)：

①样品称量　②高温分解　③________________________________________________

④____________________________　⑤MgO称量

(6)18.2 g产品完全分解后，产生6.6 g CO₂和8.0 g MgO，由此可知，产品的化学式中：a＝____________________，b＝________________，c＝______________。

[解析]　(1)四种氧化物中只有SiO₂不溶于盐酸。MgO+2HCl===MgCl₂+H₂O；Fe₂O₃+6HCl===2FeCl₃+3H₂O，Al₂O₃+6HCl===2AlCl₃+3H₂O。

(2)由沉淀表可知控制pH＝7-8时，Fe³⁺、Al³⁺均与Ca(OH)₂生成Fe(OH)₃、Al(OH)₃。若Ca(OH)₂过量，碱性增强，pH>9.4时，Mg²⁺会变为Mg(OH)₂沉淀，而又会发生Al(OH)₃+OH^－===AlO+2H₂O使Al(OH)₃溶解。

(3)沉淀物A为Fe(OH)₃与Al(OH)₃，由其性质可知，要分离出红色氧化物颜料为Fe₂O₃，则需加过量NaOH，将Al(OH)₃溶解，然后依据固液分离和固体灼烧的方法回答，发生2Fe(OH)₃Fe₂O₃+3H₂O反应而得。

(4)Ⅱ中生成的沉淀B为CaCO₃，高温煅烧可生成CO₂，2Mg(HCO₃)₂Mg₂(OH)₂CO₃+3CO₂↑+H₂O也产生CO₂，可循环利用。

(5)见答案

(6)据元素守恒可知：n(CO₂)＝n(MgCO₃)＝＝0.15 mol。镁元素守恒可知：n[Mg(OH)₂]＝n(MgO)－n(MgCO₃)＝－0.15 mol＝0.05 mol。根据前后质量守恒可求n(H₂O)＝0.15 mol，则a∶b∶c＝3∶1∶3，即为最小整数比，可得。

[答案]　(1)Fe³⁺、Al³⁺　

(2)Al(OH)₃　Mg(OH)₂

(3)NaOH或Ca(OH)₂　过滤、洗涤、灼烧　

(4)CaCO₃或CO₂

(5)③用浓硫酸吸收水蒸气　④称量碱石灰吸收CO₂前后的质量　(6)3　1　3

20．(12分)粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe₂O₃组成的混合物。进行如下实验：

①取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；

②另取20 g A全部溶于0.15 L 6.0 mol·L^－1盐酸中，得溶液C；

③将①中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12 L(标况)气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；

④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。

请填空：

(1)①中引发铝热反应的实验操作是____________________，产物中的单质B是________。

(2)②中所发生的各反应的化学方程式是_______________________________________

________________________________________________________________________。

(3)③中所发生的各反应的离子方程式是______________________________________

________________________________________________________________________。

(4)若溶液D的体积仍视为0.15 L，则该溶液中c(Mg²⁺)为________，c(Fe²⁺)为________。

[答案]　(1)加少量KClO₃，插上Mg条并将其点燃　Fe

(2)Fe₂O₃+6HCl===2FeCl₃+3H₂O　MgO+2HCl===MgCl₂+H₂O

(3)Fe+2H⁺===Fe²⁺+H₂↑　Fe+2Fe³⁺===3Fe²⁺

(4)0.67 mol·L^－1　2.3 mol·L^－1

19．(10分)已知：2Fe³⁺+2I^－===2Fe²⁺+I_2,2Fe²⁺+Br₂===2Fe³⁺+2Br^－。

(1)含有1 mol FeI₂和2 mol FeBr₂的溶液中通入2 mol Cl₂，此时被氧化的离子是________，被氧化的离子的物质的量分别是______________。

(2)如果向原溶液中通入3 mol Cl₂，则被氧化的离子是______________，其对应的氧化产物的物质的量分别是__________________________________________________________。

(3)若向含a mol FeI₂和b mol FeBr₂的溶液中通入c mol Cl₂，当I^－、Fe²⁺、Br^－完全被氧化时，c为________(用含a、b的代数式表示)。

[解析]　(1)混合溶液中可被Cl₂氧化的离子，n(I^－)＝2 mol，n(Fe²⁺)＝3 mol，n(Br^－)＝4 mol，由于n(Cl₂)＝2 mol，显然不能将溶液中具有还原性的离子都氧化，则要按I^－＞Fe²⁺＞Br^－来进行，被氧化的离子的物质的量按得失电子守恒计算；

(2)原理、方法与(1)同；(3)根据得失电子守恒2n(Cl₂)＝3n(FeI₂)+3n(FeBr₂)

得n(Cl₂)＝

即c＝＝1.5(a+b)

[答案]　(1)I^－、Fe²⁺　2 mol、2 mol

(2)I^－、Fe²⁺、Br^－　1 mol、3 mol、0.5 mol　(3)1.5(a+b)

18．(12分)室温下，单质A、B、C分别为固体、黄绿色气体、无色气体。在合适反应条件下，它们可以按下图进行反应。又知E溶液是无色的，请回答：

(1)A是________，B是________，C是________。(请填化学式)

(2)反应①的化学方程式为：____________________________________________。

(3)反应③的化学方程式为：____________________________________________。

(4)反应④的化学方程式为：____________________________________________。

[解析]　B为黄绿色气体，则B为Cl₂，C为无色气体，且能与Cl₂反应，产物为E，E溶于水后又能和固体A反应，重新生成无色气体C，初步推测C为H₂，E为HCl，A为金属单质。F为金属氯化物。据F+BD。而D是A和Cl₂反应得到的金属氯化物，推断A为变价金属(Fe或Cu)，结合A与盐酸反应能制取H₂，故A为Fe，B为Cl₂，C为H₂，其他物质依次可推出。

[答案]　(1)Fe　Cl₂　H₂

(2)2Fe+3Cl₂2FeCl₃

(3)Fe+2HCl===FeCl₂+H₂↑

(4)2FeCl₂+Cl₂===2FeCl₃

17．(6分)某地污水中含有Zn²⁺、Hg²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺4种阳离子。甲、乙、丙三位同学设计的从该污水中回收金属铜的方案如下图所示：(提示：Zn(OH)₂溶于NaOH溶液)。

甲　+NaOH溶液，过滤①△②+H2，△③

乙　△②+H2，△③

丙　+过量铁粉，过滤①+稀盐酸，过滤②

△③++H2，△④

(1)三种实验方案中能制得纯净铜的方案是________。

(2)在能制得纯净铜的方案中，会导致环境污染的操作步骤是________，污染原因是________________________________________________________________________，

改进方法是__________________________________________________________。

[解析]　甲方案污水中加NaOH所得溶液中存在Cu²⁺、Fe³⁺、Hg²⁺的氢氧化物，加热分解后得到Fe₂O₃、CuO，用H₂还原后制得的Cu不纯净，且产生汞蒸气污染环境。

乙方案加入过量铁粉所得残渣中会残留铁，直接加热，还原所制得的铜不纯，同时产生Hg的污染。

只有丙方案以上两个方面均考虑到了，制得的铜是纯净的，但丙方案中会产生汞蒸气，有毒，污染环境，应增加冷凝装置加以回收、利用。

[答案]　(1)丙　(2)③　Hg挥发变成蒸气，Hg蒸气有毒　加上冷凝装置，将气态Hg变成液态Hg而回收

16．(2007年江苏)某合金(仅含铜、铁)中铜和铁的物质的量之和为y mol，其中Cu的物质的量分数为a，将其全部投入50 mL b mol·L^－1的硝酸溶液中，加热使其充分反应(假设NO是唯一的还原产物)。下列说法正确的是

(　)

A．若金属剩余，在溶液中再滴入硫酸后，金属又开始溶解

B．若金属全部溶解，则溶液中一定含有Fe³⁺

C．若金属全部溶解，且产生336 mL气体(标准状况)，则b＝0.3

D．当溶液中金属离子只有Fe³⁺、Cu²⁺时，则a和b的关系没法确定

[解析]　A项，溶液中还含有NO。B项，Fe³⁺是否含有取决于Fe和HNO₃的量。C项，溶液中还含有NO。D项，由于溶液中只有Fe³⁺、Cu²⁺说明HNO₃足量。故其浓度可由下面两反应求得：Fe+4HNO₃===Fe(NO₃)₃+NO↑+2H₂O；3Cu+8HNO₃===3Cu(NO₃)₂+2NO↑+4H₂O。

[答案]　A

第Ⅱ卷 (非选择题，52分)

15．某研究性学习小组探索镁粉与FeCl₃溶液反应机理，做了如下两组实验：

①将镁粉投入冷水中，未见明显现象；

②将镁粉投入FeCl₃溶液中，观察到有气泡产生，溶液颜色逐渐变浅，同时逐渐产生红褐色沉淀。则下列有关镁与FeCl₃溶液反应的叙述中正确的是

(　)

A．镁只与FeCl₃溶液中的Fe³⁺直接反应

B．气泡是由镁与FeCl₃溶液中的水直接反应产生的

C．红褐色沉淀是由镁与水反应生成的Mg(OH)₂与Fe³⁺反应所得到的

D．气泡是由镁与FeCl₃水解产生的盐酸反应生成的

[解析]　FeCl₃水溶液呈弱酸性是因为FeCl₃水解产生盐酸：FeCl₃+3H₂OFe(OH)₃+3HCl；而加入镁粉，Mg和盐酸反应产生H₂，故有气泡产生；溶液颜色变浅是因为另有一部分镁粉被Fe³⁺氧化：2Fe³⁺+Mg===2Fe²⁺+Mg²⁺；红褐色沉淀的出现是由于Mg与盐酸反应，使Fe³⁺水解平衡正向移动的结果。

[答案]　D

14．下列叙述中，正确的是

(　)

A．在船舶的外壳装上铜块可防止其发生电化学腐蚀

B．MnO₂、FeCl₃和CuSO₄都可加快H₂O₂的分解速率

C．FeCl₃溶液和Fe₂(SO₄)₃溶液加热蒸干、灼烧都得到Fe₂O₃

D．用惰性电极分别电解CuCl₂溶液和MgCl₂溶液分别得到单质Cu和Mg

[解析]　船舶的外壳装上铜块形成原电池，铁作为负极而被腐蚀，A错；FeCl₃溶液和Fe₂(SO₄)₃溶液加热蒸干、灼烧分别得到Fe₂O₃、Fe₂(SO₄)₃，C错；用惰性电极电解MgCl₂溶液得到Mg(OH)₂、H₂和Cl₂，D错。

[答案]　B

13．如右图所示，向一定量的铁粉中加入一定体积12 mol·L^－1的硝酸，加热充分反应后，下列微粒在体系中一定大量存在的是

①NO　②Fe³⁺　③H⁺　④NO　⑤NO₂

A．只有①　 　　　　　　　　　　　 B．①⑤

C．②④⑤ 　　　　　　　　 　　D．①②③⑤

[解析]　题中给出的12 mol·L^－1的硝酸是浓硝酸，如果铁少则生成Fe³⁺，如果铁过量则生成Fe²⁺，溶液中一定有NO，烧瓶中的气体一定有NO₂，H⁺、NO不一定有。

[答案]　B

12．FeCl₃溶液与下列物质的反应，其中与Fe³⁺的水解无关的一组是

(　)

①紫色石蕊试液　②碘化钾　③煮沸的蒸馏水　④硫化氢　⑤苯酚钠溶液　⑥铜粉　⑦小苏打溶液　⑧镁粉

A．②④⑧　 　　　　　　　　　　　 B．①②④

C．③⑧　 　　　　　　　　　　　　　 D．②④⑤⑥

[解析]　Fe³⁺水解呈酸性，使紫色石蕊试液显红色；I^－与Fe³⁺发生氧化还原反应2Fe³⁺+2I^－===2Fe²⁺+I₂，与Fe³⁺的水解无关；Fe³⁺+3H₂OFe(OH)₃(胶体)+3H⁺，与Fe³⁺的水解有关；H₂S与Fe³⁺发生氧化还原反应，与Fe³⁺的水解无关；苯酚钠遇Fe³⁺显紫色，与Fe³⁺的水解无关；Cu+2Fe³⁺===Cu²⁺+2Fe²⁺，与Fe³⁺的水解无关；小苏打溶液中的HCO与Fe³⁺发生双水解；镁粉加入到FeCl₃溶液中有气泡冒出，这是因为Fe³⁺水解显酸性。故与Fe³⁺的水解有关的是①③⑦⑧，无关的是②④⑤⑥。

[答案]　D